ส่วนประกอบและวัสดุหลักของเครื่องปฏิกรณ์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

1. การประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรน

อิเล็กโทรดเมมเบรนเป็นแกนหลักของเครื่องปฏิกรณ์ คล้ายกับ CPU ในคอมพิวเตอร์ และเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพสูงสุด อายุการใช้งาน และต้นทุนของเครื่องปฏิกรณ์โมดูลอิเล็กโทรดเมมเบรนประกอบด้วยเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน ตัวเร่งปฏิกิริยา และชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ (ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ)ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก ได้แก่ กำลังขับต่อหน่วยพื้นที่ผิว (ความหนาแน่นของกำลัง) ความต้องการทองคำ (จำนวนแพลทินัมต่อหน่วยกำลังขับ) อายุการใช้งานและต้นทุนเทคโนโลยีการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา (CCM) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการผลิตรุ่นที่สอง ถูกนำมาใช้ในการผลิตเมมเบรนอิเล็กโทรด ด้วยกำลังการผลิตความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องแบบ Roll-to-Rioll

(1) เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนเป็นองค์ประกอบหลักของเซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) เป็นเมมเบรนอิเล็กโทรไลต์โพลิเมอร์ชนิดหนึ่ง แนวโน้มหลักของเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนในปัจจุบันคือเมมเบรนคอมโพสิตที่ปรับปรุงกรดเปอร์ฟลูออโรซัลโฟนิก โปรตอน เมมเบรนแลกเปลี่ยนค่อยๆ มีแนวโน้มที่จะบาง หลายสิบไมครอนลงไปถึงสิบไมครอน ลดโพลาไรเซชันแบบโอห์มมิกของการถ่ายโอนโปรตอน เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

(2) ตัวเร่งปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์ของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ปฏิกิริยาออกซิเดชันของไฮโดรเจนและปฏิกิริยาการลดลงของออกซิเจนบนอิเล็กโทรดจะถูกควบคุมโดยตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นหลักตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการกระตุ้นโพลาไรเซชันของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน และถือเป็นวัสดุสำคัญของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในปัจจุบัน Pt/C เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้กันทั่วไปในเซลล์เชื้อเพลิง กล่าวคือ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่บรรจุซึ่งประกอบด้วยอนุภาคนาโน Pt ที่กระจายตัวไปยังพาหะของผงคาร์บอน (เช่น XC-72) (3) ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ (GDL) ประกอบด้วยชั้นฐานของคาร์บอนไฟเบอร์และชั้นที่มีรูพรุนขนาดเล็กของคาร์บอน ซึ่งตั้งอยู่ระหว่างช่องการไหลและอิเล็กโทรดเมมเบรนหน้าที่หลักของ GDL คือจัดหาช่องทางขนส่งสำหรับก๊าซที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาและน้ำที่สร้างขึ้น และรองรับเมมเบรนอิเล็กโทรดดังนั้น GDL จะต้องมีความแข็งแรงเชิงกลที่ดี มีโครงสร้างรูพรุนที่เหมาะสม นำไฟฟ้าได้ดี และมีเสถียรภาพสูง

2. แผ่นไบโพลาร์ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบโครงสร้างหลักของเครื่องปฏิกรณ์ แผ่นสองขั้วมีบทบาทในการกระจายก๊าซ การระบายน้ำ การนำความร้อนและไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 60% ของน้ำหนักและเกือบ 20% ของต้นทุนของเซลล์เชื้อเพลิงทั้งหมดประสิทธิภาพส่งผลโดยตรงต่อกำลังขับและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่วัสดุแผ่นสองขั้วแบ่งออกเป็นคาร์บอนและวัสดุฐานโลหะ แผ่นฐานคาร์บอนแบ่งออกเป็นแผ่นกราไฟท์และแผ่นคาร์บอนฟิล์มคอมโพสิตสองประเภท

แผ่นกราไฟท์สองขั้วโดยทั่วไปไม่มีรูพรุนแผ่นกราไฟท์หรือแผ่นคาร์บอนเป็นวัสดุฐาน และการใช้เครื่องมือเครื่องจักรซีเอ็นซีสำหรับการประมวลผลการไหล เทคโนโลยีแผ่นกราไฟท์สองขั้วในประเทศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ระดับเทคนิคเทียบได้กับต่างประเทศ แต่ความหนามักจะมากกว่า 2 มม.แผ่นคาร์บอนอัดขึ้นรูปฟิล์มคอมโพสิตในต่างประเทศได้ทำลายด้วยเทคโนโลยีแผ่น 0.8 มม. โดยมีความหนาแน่นของพลังงานปริมาตรเท่ากับแผ่นโลหะ