توسعه فعلی الکترودهای غشای سلول سوختی

الکترود غشایی (MEA) جزء اصلی پیل سوختی است که از لایه انتشار گاز، لایه کاتالیزور و غشای تبادل پروتون تشکیل شده است. این نه تنها محل انتقال مواد چند فازی است، بلکه محل واکنش شیمیایی پیل سوختی نیز می باشد. این تأثیر مستقیم بر عملکرد شیمیایی کلی باتری دارد و هزینه آن 70 درصد از هزینه راکتور را تشکیل می دهد.بنابراین الکترود غشایی به عنوان "قلب" پیل سوختی "تراشه" نیز شناخته می شود.

به طور کلی، الکترودهای غشایی ایده آل باید چگالی توان بالا، بار پلاتین کم، دوام و عمر طولانی و سایر ویژگی های عملکردی داشته باشند. وزارت انرژی ایالات متحده نیاز دارد که دوام الکترودهای غشایی خودرو تا سال 2020 باید ¥5000 ساعت باشد.توان نامی چگالی توان ¥1W/cm2.

از نظر هر یک از اجزای الکترود غشایی، غشای تبادل پروتون (PEM) عمدتاً غشای اسید پرفلوئوروسولفونیک است، در حالی که سایر غشاهای کامپوزیتی، غشاهای بسیار انتخابی، غشاهای اصلاح شده با گرافن، غشاهای با دمای بالا و غشاهای قلیایی هنوز در مرحله تحقیق هستند. کانون تحقیقاتی و جهت مرزی در سال های اخیر.

کاتالیزور عمدتاً بر پایه پلاتین است. در حال حاضر، لایه اصلی کاتالیزوری، کاتالیزور پلاتین-کربن است که یک کاتالیزور پشتیبانی است که توسط پلاتین روی کربن فعال پشتیبانی می‌شود.با این حال، از آنجایی که پلاتین یک فلز گرانبها با منابع کمیاب و هزینه بالا است، توسعه کاتالیزور پلاتین پایین و کاتالیزور فلز غیر گرانبها بدون پلاتین به عنوان جهت کلیدی برای شرکت های الکترود غشایی در آینده در نظر گرفته می شود.

لایه انتشار گاز بین لایه کاتالیزور و غشای مبادله پروتون قرار می گیرد که نقش هدایت، اتلاف گرما و زهکشی را ایفا می کند. از لایه ریز منافذ و لایه پشتیبانی تشکیل شده است. لایه ریز منافذ از کربن سیاه و عامل آبگریز تشکیل شده است و مواد لایه پشتیبان عمدتاً کاغذ کربن است.

چهار فرآیند اصلی آماده سازی الکترود غشایی وجود دارد که عبارتند از روش پرس گرم، روش گرادیان، CCM و سفارش.در میان آنها، CCM از پوشش مستقیم سیم پیچ به سیم پیچ، چاپ روی صفحه، پاشش و روش های دیگر استفاده می کند تا ابتدا کاتالیزور را در دو طرف غشای مبادله پروتون بپوشاند تا CCM را تشکیل دهد و سپس با فشار دادن گرم لایه انتشار گاز در دو طرف CCM را بپوشاند. الکترود فیلم را تشکیل دهید که در حال حاضر پرکاربردترین و بالغ‌ترین روش آماده‌سازی تجاری در بازار است