文档介绍：质子交换膜燃料电池制备
厚层憎水催化层电极
薄层亲水催化层电极
超薄催化层电极
双层催化层电极
不同类型电极
工作原理及对电极要求
展望
PEMFC工作原理
质子交换膜型﹝PEMFC﹞其反应式如下:
   阳极  H2 +   →   2H   +   2e-
   阴极 1/2   O2   +   2H+   +  2e-   →   H2O
   全反应 1/2  O2   +   H2   →  H2O
由于质子交换膜只能传导质子,因此氢质子可直接穿过质子交换膜到达阴极,而电子通过外电路到达阴极,产生直流电。
高活性催化剂
质子通道
电子通道
反应气通道
生成水通道
热的良导体
一定机械强度
工作条件下稳定
电极要求
电极分类
厚层憎水催化层电极
薄层亲水催化层电极
超薄催化层电极
双层催化层电极
合理
分配
降低
担量
主要内容
厚层憎水催化层电极
薄层亲水催化层电极
超薄催化层电极
双层催化层电极
发展与展望
不同类型电极
PEMFC工作原理及电极要求
厚层憎水催化层电极
厚层憎水催化层电极工艺流程
Pt/C 电催化剂
PTFE
Nafion树脂
碳纸
气体传递
水传递
电子传递
质子传递
四种传递通道
Pt/c:PTFE:Nafion = 54:23:23(质量比)
氧电极Pt担量:~ mg/cm2
氢电极Pt担量:~ mg/cm2
传统工艺,技术成熟,大多采用
催化层/扩散层憎水,利于生成水排出
厚层憎水催化层电极特点
采用PTFE做疏水剂,不利于质子、电子传导
催化层至膜的Nafion变化梯度大,不利于Nafion膜与催化层粘合。电池长时间运行,电极与膜局部剥离,增加接触电阻。
电极 PTFE
薄层亲水电极的制备工艺流程
薄层亲水催化层电极