膜電極組件

藍-O , 電極納米材料領導者

Spanish Coast

用於燃料電池發電的膜電極組裝技術是核心的電極製造和組合技術。  這個關鍵部件還承載著最昂貴的材料,並且是燃料電池電池中最昂貴的部件。  憑藉在不斷上升的清潔能源市場上以可承受的成本提供性能良好且持久的 MEA,我們可以預見很快就會有一個更好的生活環境。

Blue-O 自 2017 年開始從無到有開發這一核心部件技術,Blue-O 團隊試圖探索一種更好的方法,使用自己的專利板狀 Pt-C 催化劑製造燃料電池應用的此類核心部件。  在過去四年的密集研發中,目前 Blue-O 發現了一種新穎的 CCM 結構和成分,該結構和成分符合美國能源部 2019 年加速壓力測試協議下重型車輛 (HDV) 的所有關鍵基準。此外,Blue-O 在壽命終止 (EOL) 時的功率密度比相同協議的 MEA 的 BOL 高 20%。  

Blue-O 準備與全球清潔能源機構分享如此激動人心的科學發現,以部署如此先進的 MEA 技術,並將大量負擔得起的 H2FC 電力引入運輸業務以及固定電力市場。

正常的 CCM 組成和結構

CCM的催化劑層(電極)由催化劑顆粒、離聚物和孔隙組成。  它可以是固體電解質膜每側的單層,也可以是陰極的多層。 

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在如上圖左側所示的正常 CCL 結構中,陽極催化劑層 (ACL) 約 5 微米厚,而陰極催化劑層 (CCL) 約 10 微米,增強膜 (RIM) 約 15 微米.  

而在多層 CCL 中,兩個不同的層包含兩種不同的催化劑和離聚物作為粘合劑。  這種設計主要是為了利用鉑合金催化劑提高短期功率性能,並通過在下面添加純鉑/碳層來延長其壽命。  

構建如此高功率的 CCM 的困難包括工藝技術、油墨配方、層組成以及四個系統如何以優化形式協同工作的深入專業知識。  CCL 中的這四個系統包括催化還原速率、氣體傳輸和滲透速率、電子傳導路徑、混合氣-固-液相中的熱平衡。  因此,如果沒有一支技術嫻熟的科學家和工程師團隊的多年研發和測試,高性能覆銅板產品的優秀技術數據庫是稀缺的。  

此外,對於 Pt 基催化劑,必須減輕或控制 Pt 溶解、Pt 離子遷移和再沉積、Pt 納米顆粒聚集和載體腐蝕,以便以可承受的成本保持持續性能和所需的耐久性。  眾所周知,在高電流密度下(高於 1.2 至 1.5 A/cm^2),所有這些 因素會增加覆銅板性能和耐久性的劣化率。  這就是當前領先的燃料電池公司努力在其商業燃料電池堆中使用低電流密度和高電壓配置的原因。  

當系統性能需要高電流密度時,只能在CCLs中添加更多的貴金屬催化劑,這將大大增加成本。  對於任何商用 HFC 動力總成產品來說,這都不是一種可持續的方式。  這種解決方案是一個時間解決方案。  

CCM 劣化的另一個因素是 RIM 的化學和物理耐久性。  為了提高質子傳導率,RIM 是一種成功的固體電解質膜,其厚度比 NR211 減少了約 50% 以上。然而,官能團或氟的浸出會導致 RIM 的弱化。  大多數聚合物公司都在致力於開發新的穩定和高導電性的新 RIM 產品。  

應減輕、減少和管理上述所有經過科學探索的因素,以便以可承受的成本生產具有更長耐用性的高性能 CCM,從而滿足苛刻的清潔能源市場需求。  

最近,Blue-O 發現了一種獨特的 CCM 設計,它滿足並超過了工業應用的 HDV 要求的所有基準。  Blue-O 將與有能力的公司、機構和地區分享這項激動人心的技術,以確保平等獲得這一驚人的核心技術以滿足清潔能源需求。  

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