燃料电池堆膜电极及催化剂

时间：2023-03-01

燃料电池堆膜电极及催化剂

ARwell是一家氢能源技术公司，设计和制造质子交换膜 (PEM) 电解槽的模块化电解系统，我们的电解槽只需要可再生能源和水，氧气是的副产品。

生产的氢气发生器(水电解制氢设备)以替代化石燃料，质子交换膜 (PEM电解槽) 技术能够大规模生产具有成本效益的即插即用电解槽，用于任何规模的绿色氢气生产。

可持续能源，清洁能源产品的开发商和制造商。其产品线包括市场的紧凑型氢气发生器(电解槽)，以易于使用且完全安全的方式生产纯净、干燥和压缩的氢气，该技术仅使用电力(可再生)和自来水在现场产生氢气，并且产品规模可扩展

燃料电池是将化学能转化为电能的在线发电装置，由于突破了传统内燃机的效率限制，燃料电池发动机被认为是未来重要的汽车动力装置发展的方向。而燃料电池单体内部重要的部件就是膜电极(MEA)。MEA(Membrane Electrode Assembly)又译为膜电极，它是燃料电池发电的关键核心部件，膜电极与其两侧的双较板组成了燃料电池的基本单元 — 燃料电池单电池。在实际应用当中可以根据设计的需要将多个单电池组合成为燃料电池电堆以满足不同大小功率输出的需要

我们的模块化电解槽可以单独部署或整体部署，以用于任何应用的任何数量的现场制氢。其总体原则是从（可再生能源）电网中多余的能量，

将其转化为氢；“清洁燃料”并将其用于三大市场领域之一——移动性、Power-to-X 和工业。每个领域都有多个应用领域，我们的电解槽依靠可再生电力和水运行。

我们的任务

降低水电解的成本，使所有人都能负担得起和使用绿色氢。

我们的愿景

提高可再生能源的利用率使绿色氢帮助世界实现净零排放。

我们的观点

我们重视易于操作，在处理复杂的技术时，我们相信简单是关键。

我们相信简单是关键。在处理复杂的技术时，这可能是一个真正的挑战，但我们相信成为阿威尔（ARwell）的客户应该是简单的，拥有满足您要求的完整解决方案。

我们重视易于操作、使用周期长、拥有且对较终用户**的技术。更重要的是AEM电解槽将制造的氢气。

膜电极

膜电极的工作过程可以分为以下几个步骤：

首先，氢气通过阳极较板上的气体流场到达阳极，通过电极上的扩散层到达阳极催化层，吸附在阳极催化剂层，氢气在催化剂铂的催化作用解为2个氢离子，即质子H+，并释放出2个电子。这一过程称为氢的阳极氧化过程，

阳极上发生的反应为：

H2=2H++2e

在电池的另一端，氧气或空气通过阴极较板上的气体流场到达阴极，通过电极上的扩散层到达阴极催化层，吸附在阴极催化层，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极。在阴极催化剂的作用下，氧气与氢离子和电子发生反应生成水，这一过程称为氧的阴极还原过程，

阴极上发生的反应为：

1/2O2+2H++2e = H2O

总的化学反应式为：

H2+1/2O2=H2O

与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过适当连接可以向负载输出电能，生成的水通过电极随反应尾出。

MEA作为燃料电池电化学反应的基本单元，它的设计和制备首先要遵循燃料电池电化学反应的基本原理和特性，并且与燃料电池终的使用条件相结合来综合考虑。MEA的结构设计和制备工艺技术是燃料电池研究的关键技术，它决定了燃料电池的工作性能。那么，理想的膜电极应满足哪些要求呢?

高性能的膜电极应具有下列特性：

(1)能够大限度减小气体的传输阻力，使得反应气体顺利由扩散层到达催化层发生电化学反应。即大限度发挥单位面积和单位质量的催化剂的反应活性。因此，气体扩散电极必须具备适当的疏水性，一方面保证反应气体能够顺利经过短的通道到达催化剂，另一方面确保生成的产物水能够润湿膜，同时多余的水可以排出防止阻塞气体通道

(2)形成良好的离子通道，降低离子传输的阻力。质子交换膜燃料电池采用的是固体电解质，磺酸根固定在离子交换膜树脂上，不会浸入电极内，因此必须确保反应在电极催化层内建立质子通道。要达到上述目的就必须采用电极催化层的立体化技术，即采用Nafion树脂浸渍或喷涂催化剂层，在其构成的亲水网络内建立一个由Nafion树脂构建的H+传导网络

(3)形成良好的电子通道。MEA中碳载铂催化剂是电子的良导体，但是Nafion和PTFE的存在将在一定程度上影响电导率，在满足离子和气体传导的基础上还要考虑电子传导能力，综合考虑以提高MEA的整体性能

(4)气体扩散电极应该保证良好的机械强度及导热性

(5)膜具有高的质子传导性。能够很好地隔绝氢气、氧气防止互窜，有很好的化学稳定性和热稳定性及抗水解性。

从上述分析可以看出，制备高性能的膜电极，综合考虑选择制备MEA的材料是关键。材料本身的性能与制备膜电极的工艺条件相结合才能满足膜电极终性能的要求。

我们的模块化电解槽可以单独部署或整体部署，以用于任何应用的任何数量的现场制氢。其总体原则是从(可再生能源)电网中多余的能量，

将其转化为氢;“清洁燃料”并将其用于三大市场领域之一——移动性、Power-to-X 和工业。每个领域都有多个应用领域，我们的电解槽依靠可再生电力和水运行。

我们的任务

降低水电解的成本，使所有人都能负担得起和使用绿色氢。

我们的愿景

提高可再生能源的利用率使绿色氢帮助世界实现净零排放。

我们的观点

我们重视易于操作，在处理复杂的技术时，我们相信简单是关键。

我们相信简单是关键。在处理复杂的技术时，这可能是一个真正的挑战，但我们相信成为阿威尔(ARwell)的客户应该是简单的，拥有满足您要求的完整解决方案。

我们重视易于操作、使用周期长、拥有且对较终用户**的技术。更重要的是AEM电解槽将制造的氢气。

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