Die Hauptkomponenten einer Brennstoffzelle sind: Elektrode, Elektrolytmembran, Stromkollektor usw.
1, Elektrode
Die Elektrode einer Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Reaktionsstelle, an der der Brennstoff einer Oxidationsreaktion und das Oxidationsmittel einer Reduktionsreaktion unterzogen wird. Der Schlüssel zu seiner Leistungsfähigkeit liegt in der Leistungsfähigkeit des Katalysators, des Elektrodenmaterials und des Elektrodenherstellungsprozesses.
Die Elektrode kann in zwei Teile geteilt werden, einer ist die Anode und der andere ist die Kathode. Die Dicke beträgt im Allgemeinen 200-500 mm. Die Struktur unterscheidet sich von der flachen Elektrode einer gewöhnlichen Batterie darin, dass die Elektrode der Brennstoffzelle eine poröse Struktur hat, so dass sie porös ausgelegt ist. Der Hauptgrund für die Struktur besteht darin, dass die meisten Brennstoffe und Oxidationsmittel, die in der Brennstoffzelle verwendet werden, Gase sind (wie Sauerstoff, Wasserstoff usw.) und die Löslichkeit des Gases im Elektrolyten nicht hoch ist. Um die tatsächliche Arbeitsstromdichte der Brennstoffzelle zu erhöhen und die Polarisation zu verringern, wurden daher Elektroden mit porösen Strukturen entwickelt, um die Oberfläche der an der Reaktion beteiligten Elektroden zu vergrößern. Dies ist auch einer der wesentlichen Gründe, warum Brennstoffzellen vom theoretischen Forschungsstadium in das praktische Stadium übergehen können.
Die Elektroden von Hochtemperatur-Brennstoffzellen bestehen derzeit hauptsächlich aus katalytischen Materialien, wie Y2O3-stabilisiertem ZrO2 (kurz YSZ) von Festoxid-Brennstoffzellen (kurz SOFC) und Nickeloxid-Elektroden für Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen ( abgekürzt als MCFC) usw. , Und Niedertemperatur-Brennstoffzellen bestehen hauptsächlich aus einer dünnen Schicht aus Katalysatormaterial, die von einer Gasdiffusionsschicht getragen wird, wie die Platinelektroden von Phosphorsäure-Brennstoffzellen (bezeichnet als PAFC) und Protonenaustausch Membranbrennstoffzellen (bezeichnet als PEMFC). [4]
2, Elektrolytdiaphragma
Die Hauptfunktion der Elektrolytmembran besteht darin, das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel zu trennen und Ionen zu leiten. Je dünner die Elektrolytmembran, desto besser, aber auch die Festigkeit muss berücksichtigt werden. Was die aktuelle Technologie betrifft, beträgt die allgemeine Dicke etwa zehn Millimeter bis Hunderte von Millimetern. ; Beim Material gibt es derzeit zwei Entwicklungsrichtungen. Eine besteht darin, zuerst ein poröses Diaphragma mit isolierenden Materialien wie Asbestfilm, Siliziumkarbid-SiC-Film, Lithiumaluminat (LiAlO3)-Film herzustellen und es dann in geschmolzenen Lithium-Kalium-Kohlenstoff einzutauchen. Salz, Kaliumhydroxid und Phosphorsäure usw. sorgen dafür, dass es an den Diaphragmaporen haftet, und das andere ist die Verwendung von Perfluorsulfonsäureharz (wie PEMFC) und YSZ (wie SOFC).
3, Sammler
Der Kollektor wird auch als Bipolarplatte bezeichnet, die die Funktionen hat, Strom zu sammeln, Oxidationsmittel und Reduktionsmittel zu trennen und Reaktionsgas zu leiten. Die Leistung des Kollektors hängt im Wesentlichen von seinen Materialeigenschaften, dem Strömungsfelddesign und der Verarbeitungstechnologie ab.
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