Диффузионный слой водородного топливного элемента

Детали продукта

Водородные топливные элементы, многообещающая технология чистой энергии, привлекла значительное внимание благодаря своей высокой эффективности и свойствам нулевого уровня. Сердцей этих топливных элементов является сборка мембранного электрода (MEA), где проводятся химические реакции для преобразования водорода в электричество. Важным компонентом в MEA является диффузионный слой газа (GDL), который играет инструментальную роль в оптимизации производительности клеток. Одним из передовых материалов, используемых для этой цели, является войлок титанового волокна, который служит диффузионным слоем газа водородных топливных элементов, предлагая улучшение управления водой и общие показатели клеток.

Понимание слоя диффузии газа (GDL)

GDL зажат между мембраной, покрытой катализатором (CCM) и биполярными пластинами в стеке топливных элементов. Его основные функции включают:

1. Распределить водород и кислород. Он обеспечивает пути для реагентов (водород и кислород) для равномерного достижения участков катализатора.

2. Управление транспортом воды. Эффективное управление водой имеет решающее значение в топливных элементах PEM (протонная мембрана), потому что реакция производит воду в качестве побочного продукта. GDL должен обеспечить удаление избыточной жидкой воды, сохраняя достаточное количество влаги, чтобы увлажнить мембрану.

3. Электрическая проводимость. GDL также действует как электрический проводник, перенося электроны от слоя катализатора в биполярную пластину.

4. Механическая поддержка. Он предлагает структурную поддержку хрупкой СКК, обеспечивая механическую стабильность в условиях эксплуатации.

Титановое волокно

Титановое волокно, с его уникальными свойствами выделяется как идеальный выбор для GDL в водородных топливных элементах. Этот материал состоит из переплетенных титановых волокон, которые образуют пористую трехмерную структуру. Вот несколько аспектов, которые подчеркивают его преимущества:

1. Отличная химическая стабильность. Титан демонстрирует превосходную коррозионную устойчивость к кислым средам, таким как те, которые обнаружены в топливных элементах PEM, где серная кислота присутствует в качестве протонного носителя. Это свойство обеспечивает длительный эксплуатационный срок службы и минимизирует деградацию с течением времени.

2. Высшая механическая прочность. Врожденная сила и долговечность титановых волокон делают ощущение достаточно надежного, чтобы выдерживать сжатые силы во время сборки и сопротивляться износу во время работы. Эта функция поддерживает постоянный контакт между GDL и другими компонентами, тем самым повышая производительность клеток.

3. Оптимальная пористость и извилистость. Пористость войлока может быть адаптирована для облегчения эффективной диффузии газа при сохранении соответствующего транспорта воды. Прошущий путь, созданный взаимосвязанными волокнами, усиливает капиллярное действие, что позволяет лучше контролировать распределение воды в ячейке.

4. Низкое электрическое сопротивление. Титан имеет низкое электрическое сопротивление, что позволяет ему эффективно проводить электроны от слоя катализатора до биполярной пластины. Это уменьшает омические потери и способствует более высокой выходной мощности и эффективности.

5. Повышенная теплопроводность. По сравнению с обычными GDL на основе углерода, войлока титанового волокна предлагает улучшенную теплопроводность. Этот атрибут помогает более эффективно рассеивать тепло, генерируемое во время электрохимических реакций, предотвращая горячие точки и продлевая продолжительность жизни топливного элемента.

6. Экологическая совместимость. Будучи на основе металла, титан не выделяет вредные частицы или химические вещества при воздействии высоких температур или во время деградации, что делает его экологически чистым и безопасным для использования в автомобильных и стационарных применениях.