Восстановительный подход улучшает топливный элемент с протонной обменной мембраной
Снижение толщины мембран на 33% и 62,5% содержания платины может снизить затраты на топливные элементы без ущерба для производительности.
Иногда можно сделать больше с меньшими затратами. Это случай PEM топливного элемента, то есть на основе технологии протонной обменной мембраны, которая показала, что они могут быть более эффективными и дешевыми даже при меньшем материале.
Открытие принадлежит исследователям из Фонда Синтеф и Норвежского университета науки и технологий, которые в недавней статье о Журнал электрохимического обществаобъяснил, как сокращение мембраны и катализатора может привести к конкретным преимуществам.
Поле, в котором мы движемся, является поле топливных элементов с протонной обменной мембраной, многообещающей технологией преобразования, характеризующейся высокой плотностью энергии, низкой рабочей температурой и высокой электрической эффективностью. Несмотря на значительные преимущества, эти устройства пытаются принять в больших масштабах и частично из -за высоких затрат.
Как их уменьшить? Чтобы понять это, необходимо «разобрать» топливный элемент PEM. Эти устройства состоят из группы мембранных электродов (MEA), которая включает в себя вышеупомянутую протонную обменную мембрану, страты катализатора (платина), слои диффузии газа, биполярные пластинки и прокладки.
В этом контексте мембрана и катализатор представляют собой 41% от общей стоимости клетки. По этой причине исследователи SINTEF решили изучить, как минимизировать эти два компонента.
Команда ученых нашла способ иметь платиновые частицы, чтобы они гарантировали ту же производительность, но в меньших количествах, что привело к снижению содержания металла на 62,5%. В то же время ему удалось уменьшить уже очень тонкую мембрану на 33%.
«Мембраны сегодняшних топливных элементов имеют толщину 15 мкм (микрометры)», объясняет Патрик Фортин, исследователь Синтефа. «Наш прототип измеряет только 10 мкм. Чтобы провести сравнение, стандартный лист A4 имеет толщину 100 мкм».
Во время исследования группа обнаружила, что она достигла максимального предела толщины мембраны, прежде чем поставить под угрозу операцию. Лабораторные тесты показали, что характеристики были почти идентичны как для 15 мкм мембран, так и для 10 мкм. Этот баланс, по словам Фортина, связан с свойствами мембраны.
«Эффективность новых мембран основана на скорости, с которой протоны перемещаются через поверхность мембраны и в слое катализатора, так называемом« резистентностью к интерфейсу »и на скорости, с которой они движутся через саму мембрану, так называемое« массовое сопротивление »«.