缅甸大学开发燃料电池新型膜技术
2015-03-27
电源技术 2015年6期
缅甸大学的研究人员正在开发用于燃料电池的新型膜结构,该膜具有更高的孔隙率以及更加深层的导电扩散区域,在增加有效反应区域的同时,膜的强度、简易度以及耐久性都将得到提高。
对于低温燃料电池来说,生产厂家一直在寻求方法来提高膜电极(MEA)的强度、耐久性及可制造性。一般来说,传统的膜电极有5 层三明治结构,在聚合物膜的两端分别有碳载体层以及电极层,这5 层结构通常需要通过热压技术手工结合在一起。然而对于燃料电池来说,膜是最脆弱的。尤其在苛刻的或者高压的环境中,热压过程中形成的缺陷点有可能成为失效点。再者,基于现今的催化剂嵌入技术,MEA 在使用一段时间后,性能将会衰退,产生的电量将下降。
缅甸大学提出了全新的MEA 制造技术,以解决上述难题。全新的膜结构更加厚实,可以承受更高的压力。MEA 的层数也减为3 层,并且取消了热压工艺,这使得MEA 的制造误差大大降低,更有利于质量控制。
新型MEA 的创新之处是催化剂将嵌入到膜中,而并非在膜表面简单分散。普通的低温燃料电池,催化剂分散在碳载体上,再附着在质子交换膜上。随着时间推移,碳将会被腐蚀,催化剂也会团聚在一起,从而影响MEA 性能。在新的MEA 中,膜内多孔外层架构将取代碳作为催化剂载体,催化剂材料以及其他金属直接嵌入到膜中,这使得催化剂的分布更均匀,利用率也大大提高。新MEA还能满足厂商对规模化生产以及耐久性的需求。
据悉,新型MEA 已经组装电池进行测试。在80 ℃、3 个大气压的条件下已经正常工作了500 个小时,研究人员正在开发各种制造工艺,以进一步提升耐久性。新型MEA 最早可能应用于军事和航天等领域。通过这些早期应用,研究人员将进一步了解MEA 的强度、耐久性和制造性,以调整产品发展规划。