水素燃料電池リアクターの主要コンポーネントと材料

1. 膜電極アセンブリ

膜電極は、コンピューターの CPU に似たリアクターのコアであり、リアクターの最大のパフォーマンス、寿命、およびコストを決定します。膜電極モジュールは、プロトン交換膜、触媒、ガス拡散層（ガス拡散層）で構成されています。主な性能指標には、単位表面積あたりの出力 (出力密度)、金の需要 (単位出力あたりのプラチナの量)、寿命、およびコストが含まれます。第 2 世代の生産技術である触媒コーティング (CCM) 技術は、膜電極の生産に使用され、Roll-to-Rioll 連続高速生産能力を備えています。

(1) プロトン交換膜 (PEM) プロトン交換膜は、プロトン交換膜燃料電池 (PEMFC) のコア コンポーネントであり、高分子電解質膜の一種であり、プロトン交換膜の現在の主流の傾向は、パーフルオロスルホン酸強化複合膜、プロトンです。交換膜は、より高い性能を達成するために、プロトン移動のオーミック分極を減らし、数十ミクロンから10ミクロンまで徐々に薄くなる傾向があります。

(2) 触媒 水素燃料電池の反応器では、電極上での水素の酸化反応と酸素の還元反応は、主に触媒によって制御されます。触媒は、水素燃料電池の活性化分極に影響を与える主な要因であり、水素燃料電池の主要な材料と見なされています。現在、Pt / Cは燃料電池で一般的に使用されている触媒、つまり、炭素粉末（XC-72など）担体に分散したPtナノ粒子からなる担持触媒です。 (3) ガス拡散層 ガス拡散層 (GDL) は、炭素繊維ベース層と、フロー フィールドと膜電極の間に位置する炭素微孔質層で構成されます。GDLの主な機能は、反応に関与するガスと生成された水の輸送チャネルを提供し、膜電極をサポートすることです。したがって、GDL は、優れた機械的強度、適切な細孔構造、優れた電気伝導性、および高い安定性を備えている必要があります。

2. バイポーラプレートバイポーラプレートは、リアクターのコア構造コンポーネントとして、ガスを均等に分配し、水を排出し、熱と電気を伝導する役割を果たし、燃料電池全体の重量の約 60% とコストの約 20% を占めます。その性能は、バッテリーの出力と寿命に直接影響します。バイポーラ板の材料は、カーボンと金属のベース材料に分けられ、カーボン ベース プレートは、グラファイト プレートと複合フィルム カーボン プレートの 2 つのカテゴリに分けられます。

グラファイトバイポーラプレートは、一般的にベース材料として非多孔性グラファイトプレートまたはカーボンプレートであり、フロー処理にCNC工作機械を使用しています。近年、国内のグラファイトバイポーラプレート技術は非常に急速に発展しており、技術レベルは外国に匹敵します。 、しかし、厚さは通常2mm以上です。外国の複合フィルムプレスカーボンプレートは、0.8mmシート技術を突破し、金属プレートと同じ体積出力密度を持っています。