मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड ईंधन कोशिकाओं का मुख्य घटक है, जो विषम सामग्रियों के परिवहन और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को एकीकृत करता है, जो सीधे प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन ईंधन कोशिकाओं के प्रदर्शन, जीवनकाल और लागत को निर्धारित करता है। मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड और दोनों तरफ की द्विध्रुवी प्लेटें मिलकर एक एकल ईंधन सेल बनाती हैं, और कई एकल कोशिकाओं का संयोजन विभिन्न बिजली उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक ईंधन सेल स्टैक बना सकता है। MEA संरचना, सामग्री चयन और विनिर्माण प्रक्रिया अनुकूलन का डिजाइन और अनुकूलन हमेशा PEMFC अनुसंधान का केंद्र रहा है। PEMFC के विकास की प्रक्रिया में, मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड तकनीक कई पीढ़ियों के नवाचार से गुजरी है, जिसे मुख्य रूप से तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है: GDE हॉट प्रेसिंग विधि, CCM तीन-इन-वन मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड, और ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड।
1. GDE हॉट प्रेस्ड फिल्म इलेक्ट्रोड
पहली पीढ़ी की MEA तैयारी तकनीक ने PEM के दोनों किनारों पर CL के साथ लेपित कैथोड और एनोड GDL को संपीड़ित करने के लिए एक हॉट प्रेसिंग विधि का उपयोग किया ताकि MEA प्राप्त किया जा सके, जिसे "GDE" संरचना के रूप में जाना जाता है।
GDE प्रकार के MEA की तैयारी प्रक्रिया वास्तव में अपेक्षाकृत सरल है, कैटेलिस्ट को GDL पर समान रूप से लेपित करने के लिए धन्यवाद। यह डिज़ाइन न केवल MEA में छिद्रों के निर्माण की सुविधा प्रदान करता है, बल्कि PEM को विकृति से भी चतुराई से बचाता है। हालाँकि, यह प्रक्रिया निर्दोष नहीं है। यदि GDL पर लेपित कैटेलिस्ट की मात्रा को सटीक रूप से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, तो कैटेलिस्ट घोल GDL में प्रवेश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कुछ कैटेलिस्ट अपनी दक्षता का पूरी तरह से उपयोग नहीं कर पाते हैं, और उपयोग दर 20% जितनी कम हो सकती है, जिससे MEA का निर्माण व्यय बहुत बढ़ जाता है।
GDL पर कैटेलिस्ट कोटिंग और PEM की विस्तार प्रणाली के बीच असंगति के कारण, दोनों के बीच का इंटरफ़ेस लंबे समय तक संचालन के दौरान अलग होने की संभावना है। इससे न केवल ईंधन कोशिकाओं का आंतरिक संपर्क प्रतिरोध बढ़ता है, बल्कि MEA का समग्र प्रदर्शन भी बहुत कम हो जाता है, जो आदर्श स्तर तक पहुँचने से बहुत दूर है। GDE संरचना पर आधारित MEA की तैयारी प्रक्रिया को मूल रूप से समाप्त कर दिया गया है, और कुछ लोगों ने इस पर ध्यान दिया है।
2. CCM तीन-इन-वन मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
रोल टू रोल डायरेक्ट कोटिंग, स्क्रीन प्रिंटिंग और स्प्रे कोटिंग जैसी विधियों का उपयोग करके, कैटेलिस्ट, नफ़ियन और उपयुक्त परिक्षेपण से बना एक घोल सीधे प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन के दोनों किनारों पर MEA प्राप्त करने के लिए लेपित किया जाता है।
GDE प्रकार की MEA तैयारी विधि की तुलना में, CCM प्रकार में बेहतर प्रदर्शन होता है, छीलना आसान नहीं होता है, और कैटेलिस्ट परत और PEM के बीच स्थानांतरण प्रतिरोध कम हो जाता है, जो प्रोटॉन में प्रोटॉन के प्रसार और गति में सुधार के लिए फायदेमंद है। कैटेलिस्ट परत, जिससे कैटेलिटिक परत और PEM को बढ़ावा मिलता है। उनके बीच प्रोटॉन का संपर्क और स्थानांतरण प्रोटॉन स्थानांतरण के प्रतिरोध को कम करता है, जिससे MEA के प्रदर्शन में बहुत सुधार होता है। MEA पर शोध GDE प्रकार से CCM प्रकार में स्थानांतरित हो गया है। इसके अतिरिक्त, CCM प्रकार के MEA के अपेक्षाकृत कम Pt लोडिंग के कारण, MEA की समग्र लागत कम हो जाती है और उपयोग दर में बहुत सुधार होता है। CCM प्रकार के MEA का नुकसान यह है कि ईंधन कोशिकाओं के संचालन के दौरान यह पानी भरने की संभावना है। इसका मुख्य कारण यह है कि MEA कैटेलिटिक परत में कोई हाइड्रोफोबिक एजेंट नहीं है, कम गैस चैनल हैं, और गैस और पानी का संचरण प्रतिरोध अपेक्षाकृत अधिक है। इसलिए, गैस और पानी के संचरण प्रतिरोध को कम करने के लिए, कैटेलिस्ट परत की मोटाई आमतौर पर 10 μ m से अधिक नहीं होती है।
अपने उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन के कारण, CCM प्रकार के MEA का ऑटोमोटिव ईंधन कोशिकाओं के क्षेत्र में व्यावसायीकरण किया गया है। उदाहरण के लिए, टोयोटा मिराई, होंडा क्लैरिटी, आदि। चीन में वुहान यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा विकसित CCM प्रकार के MEA का उपयोग ईंधन सेल फोर्कलिफ्ट में उपयोग के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका में प्लग पावर को निर्यात किया गया है। डालियान ज़िनयुआन पावर द्वारा विकसित CCM प्रकार के MEA को ट्रकों पर लागू किया गया है, जिसमें प्लेटिनम आधारित कीमती धातु लोडिंग क्षमता 0.4mgPt/cm2 जितनी कम है। बिजली घनत्व 0.96W/cm2 तक पहुँच जाता है। साथ ही, कुनशान सनशाइन, वुहान हिमालय, सूज़ौ किंगडोंग, शंघाई जियाओ टोंग यूनिवर्सिटी और डालियान इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल फिजिक्स जैसी कंपनियां और विश्वविद्यालय भी उच्च-प्रदर्शन CCM प्रकार के MEA विकसित कर रहे हैं। विदेशी कंपनियां जैसे कोमु, गोर
3. ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
GDE प्रकार के MEA और CCM प्रकार के MEA की कैटेलिटिक परत को कैटेलिस्ट और इलेक्ट्रोलाइट समाधान के साथ मिलाया जाता है ताकि एक कैटेलिस्ट घोल बन सके, जिसे बाद में लेपित किया जाता है। दक्षता बहुत कम है और एक महत्वपूर्ण ध्रुवीकरण घटना है, जो MEA के उच्च वर्तमान निर्वहन के लिए अनुकूल नहीं है। इसके अतिरिक्त, MEA में प्लेटिनम लोडिंग अपेक्षाकृत अधिक है। उच्च-प्रदर्शन, लंबे जीवन और कम लागत वाले MEA का विकास ध्यान का केंद्र बन गया है। ऑर्डर किए गए MEA की Pt उपयोग दर बहुत अधिक है, जो MEA की लागत को प्रभावी ढंग से कम करती है, जबकि प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉनों, गैसों, पानी और अन्य पदार्थों का कुशल परिवहन प्राप्त करती है, जिससे PEMFC के व्यापक प्रदर्शन में सुधार होता है।
ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड में कार्बन नैनोट्यूब पर आधारित ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड, कैटेलिस्ट पतली फिल्मों पर आधारित ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड और प्रोटॉन कंडक्टर पर आधारित ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड शामिल हैं।
कार्बन नैनोट्यूब आधारित ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
कार्बन नैनोट्यूब की ग्रेफाइट जाली विशेषताएं उच्च क्षमता के प्रतिरोधी हैं, और Pt कणों के साथ उनकी बातचीत और लोच Pt कणों की उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ाती है। पिछले एक दशक में, लंबवत संरेखित कार्बन नैनोट्यूब (VACNTs) पर आधारित पतली फिल्में विकसित की गई हैं। इलेक्ट्रोड। ऊर्ध्वाधर व्यवस्था तंत्र गैस प्रसार परत, जल निकासी क्षमता और Pt उपयोग दक्षता को बढ़ाता है।
VACNT को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: एक VACNT है जो घुमावदार और विरल कार्बन नैनोट्यूब से बना है; एक अन्य प्रकार खोखले कार्बन नैनोट्यूब हैं जो सीधे और घने कार्बन नैनोट्यूब से बने हैं।
कैटेलिस्ट पतली फिल्म पर आधारित ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
कैटेलिस्ट पतली फिल्मों का क्रम मुख्य रूप से Pt नैनो ऑर्डर संरचनाओं को संदर्भित करता है, जैसे Pt नैनोट्यूब, Pt नैनोवायर, आदि। उनमें से, कैटेलिस्ट ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड का प्रतिनिधि NSTF है, जो 3M कंपनी का एक वाणिज्यिक उत्पाद है। पारंपरिक Pt/C कैटेलिस्ट की तुलना में, NSTF में चार मुख्य विशेषताएं हैं: कैटेलिस्ट वाहक एक ऑर्डर किया गया कार्बनिक व्हिस्कर है; कैटेलिस्ट व्हिस्कर जैसे जीवों पर Pt आधारित मिश्र धातु पतली फिल्म बनाता है; कैटेलिटिक परत में कोई कार्बन वाहक नहीं है; NSTF कैटेलिस्ट परत की मोटाई 1um से कम है।
प्रोटॉन कंडक्टर पर आधारित ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
प्रोटॉन कंडक्टर ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड का मुख्य कार्य कैटेलिटिक परत में कुशल प्रोटॉन परिवहन को बढ़ावा देने के लिए नैनोवायर बहुलक सामग्री पेश करना है। यू और अन्य। TiO2 नैनोट्यूब सरणियों (TNTs) की TiO2/Ti संरचनाओं को टाइटेनियम शीट पर तैयार किया गया था, इसके बाद H-TNTs प्राप्त करने के लिए हाइड्रोजन वातावरण में एनीलिंग की गई। Pt Pd कणों को SnCl2 संवेदीकरण और विस्थापन विधियों का उपयोग करके H-TNTs की सतह पर तैयार किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप एक उच्च-शक्ति घनत्व ईंधन सेल प्राप्त हुआ।
त्सिंघुआ विश्वविद्यालय में परमाणु विज्ञान संस्थान और ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग विभाग ने पहली बार नफ़ियन नैनोवायर के तेज़ प्रोटॉन चालन फ़ंक्शन के आधार पर एक उपन्यास ऑर्डर की गई कैटेलिस्ट परत को संश्लेषित किया है। इसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं: नफ़ियन नैनोरॉड को प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन पर इन-सीटू उगाया जाता है, और इंटरफ़ेस संपर्क प्रतिरोध शून्य तक कम हो जाता है; नफ़ियन नैनोरॉड पर Pt कण कैटेलिटिक परत का जमाव, जिसमें कैटेलिटिक और इलेक्ट्रॉन संचालन दोनों कार्य हैं; नफ़ियन नैनोरॉड में तेज़ प्रोटॉन चालकता होती है।
ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड निस्संदेह अगली पीढ़ी की मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड तैयारी तकनीक की मुख्य दिशा हैं। प्लेटिनम समूह तत्वों की लोडिंग को कम करते हुए, पांच पहलुओं पर आगे विचार करने की आवश्यकता है: ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड अशुद्धियों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील हैं; सामग्री अनुकूलन, लक्षण वर्णन और मॉडलिंग के माध्यम से मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड की कार्य सीमा का विस्तार करें; कैटेलिटिक परत में तेज़ प्रोटॉन कंडक्टर नैनोस्ट्रक्चर पेश करना; कम लागत वाली बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रक्रिया का विकास; मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन, इलेक्ट्रोकैटेलिस्ट और गैस प्रसार परत के बीच की बातचीत और सहक्रियात्मक प्रभावों का गहन अध्ययन।
मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड तैयारी तकनीक और अल्ट्रासोनिक स्प्रेइंग विधि के लाभ:
(1) अल्ट्रासोनिक नोजल पावर और आवृत्ति जैसे मापदंडों का अनुकूलन करके, परमाणु कैटेलिस्ट घोल में छोटे रिबाउंड हो सकते हैं और ओवरस्प्रे की संभावना कम होती है, जिससे कैटेलिस्ट की उपयोग दर में सुधार होता है;
(2) अल्ट्रासोनिक कंपन रॉड कैटेलिस्ट कणों को अत्यधिक फैलाती है, और अल्ट्रासोनिक फैलाव इंजेक्टर में कैटेलिस्ट घोल पर एक द्वितीयक सरगर्मी प्रभाव होता है, जिससे प्लेटिनम रासायनिक प्रदूषण और कम प्रतिक्रिया गतिविधि क्षेत्र की संभावना बहुत कम हो जाती है;
(3) संचालित करने में आसान, अत्यधिक स्वचालित, मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त।
मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड ईंधन कोशिकाओं का मुख्य घटक है, जो विषम सामग्रियों के परिवहन और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को एकीकृत करता है, जो सीधे प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन ईंधन कोशिकाओं के प्रदर्शन, जीवनकाल और लागत को निर्धारित करता है। मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड और दोनों तरफ की द्विध्रुवी प्लेटें मिलकर एक एकल ईंधन सेल बनाती हैं, और कई एकल कोशिकाओं का संयोजन विभिन्न बिजली उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक ईंधन सेल स्टैक बना सकता है। MEA संरचना, सामग्री चयन और विनिर्माण प्रक्रिया अनुकूलन का डिजाइन और अनुकूलन हमेशा PEMFC अनुसंधान का केंद्र रहा है। PEMFC के विकास की प्रक्रिया में, मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड तकनीक कई पीढ़ियों के नवाचार से गुजरी है, जिसे मुख्य रूप से तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है: GDE हॉट प्रेसिंग विधि, CCM तीन-इन-वन मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड, और ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड।
1. GDE हॉट प्रेस्ड फिल्म इलेक्ट्रोड
पहली पीढ़ी की MEA तैयारी तकनीक ने PEM के दोनों किनारों पर CL के साथ लेपित कैथोड और एनोड GDL को संपीड़ित करने के लिए एक हॉट प्रेसिंग विधि का उपयोग किया ताकि MEA प्राप्त किया जा सके, जिसे "GDE" संरचना के रूप में जाना जाता है।
GDE प्रकार के MEA की तैयारी प्रक्रिया वास्तव में अपेक्षाकृत सरल है, कैटेलिस्ट को GDL पर समान रूप से लेपित करने के लिए धन्यवाद। यह डिज़ाइन न केवल MEA में छिद्रों के निर्माण की सुविधा प्रदान करता है, बल्कि PEM को विकृति से भी चतुराई से बचाता है। हालाँकि, यह प्रक्रिया निर्दोष नहीं है। यदि GDL पर लेपित कैटेलिस्ट की मात्रा को सटीक रूप से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, तो कैटेलिस्ट घोल GDL में प्रवेश कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कुछ कैटेलिस्ट अपनी दक्षता का पूरी तरह से उपयोग नहीं कर पाते हैं, और उपयोग दर 20% जितनी कम हो सकती है, जिससे MEA का निर्माण व्यय बहुत बढ़ जाता है।
GDL पर कैटेलिस्ट कोटिंग और PEM की विस्तार प्रणाली के बीच असंगति के कारण, दोनों के बीच का इंटरफ़ेस लंबे समय तक संचालन के दौरान अलग होने की संभावना है। इससे न केवल ईंधन कोशिकाओं का आंतरिक संपर्क प्रतिरोध बढ़ता है, बल्कि MEA का समग्र प्रदर्शन भी बहुत कम हो जाता है, जो आदर्श स्तर तक पहुँचने से बहुत दूर है। GDE संरचना पर आधारित MEA की तैयारी प्रक्रिया को मूल रूप से समाप्त कर दिया गया है, और कुछ लोगों ने इस पर ध्यान दिया है।
2. CCM तीन-इन-वन मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
रोल टू रोल डायरेक्ट कोटिंग, स्क्रीन प्रिंटिंग और स्प्रे कोटिंग जैसी विधियों का उपयोग करके, कैटेलिस्ट, नफ़ियन और उपयुक्त परिक्षेपण से बना एक घोल सीधे प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन के दोनों किनारों पर MEA प्राप्त करने के लिए लेपित किया जाता है।
GDE प्रकार की MEA तैयारी विधि की तुलना में, CCM प्रकार में बेहतर प्रदर्शन होता है, छीलना आसान नहीं होता है, और कैटेलिस्ट परत और PEM के बीच स्थानांतरण प्रतिरोध कम हो जाता है, जो प्रोटॉन में प्रोटॉन के प्रसार और गति में सुधार के लिए फायदेमंद है। कैटेलिस्ट परत, जिससे कैटेलिटिक परत और PEM को बढ़ावा मिलता है। उनके बीच प्रोटॉन का संपर्क और स्थानांतरण प्रोटॉन स्थानांतरण के प्रतिरोध को कम करता है, जिससे MEA के प्रदर्शन में बहुत सुधार होता है। MEA पर शोध GDE प्रकार से CCM प्रकार में स्थानांतरित हो गया है। इसके अतिरिक्त, CCM प्रकार के MEA के अपेक्षाकृत कम Pt लोडिंग के कारण, MEA की समग्र लागत कम हो जाती है और उपयोग दर में बहुत सुधार होता है। CCM प्रकार के MEA का नुकसान यह है कि ईंधन कोशिकाओं के संचालन के दौरान यह पानी भरने की संभावना है। इसका मुख्य कारण यह है कि MEA कैटेलिटिक परत में कोई हाइड्रोफोबिक एजेंट नहीं है, कम गैस चैनल हैं, और गैस और पानी का संचरण प्रतिरोध अपेक्षाकृत अधिक है। इसलिए, गैस और पानी के संचरण प्रतिरोध को कम करने के लिए, कैटेलिस्ट परत की मोटाई आमतौर पर 10 μ m से अधिक नहीं होती है।
अपने उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन के कारण, CCM प्रकार के MEA का ऑटोमोटिव ईंधन कोशिकाओं के क्षेत्र में व्यावसायीकरण किया गया है। उदाहरण के लिए, टोयोटा मिराई, होंडा क्लैरिटी, आदि। चीन में वुहान यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा विकसित CCM प्रकार के MEA का उपयोग ईंधन सेल फोर्कलिफ्ट में उपयोग के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका में प्लग पावर को निर्यात किया गया है। डालियान ज़िनयुआन पावर द्वारा विकसित CCM प्रकार के MEA को ट्रकों पर लागू किया गया है, जिसमें प्लेटिनम आधारित कीमती धातु लोडिंग क्षमता 0.4mgPt/cm2 जितनी कम है। बिजली घनत्व 0.96W/cm2 तक पहुँच जाता है। साथ ही, कुनशान सनशाइन, वुहान हिमालय, सूज़ौ किंगडोंग, शंघाई जियाओ टोंग यूनिवर्सिटी और डालियान इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल फिजिक्स जैसी कंपनियां और विश्वविद्यालय भी उच्च-प्रदर्शन CCM प्रकार के MEA विकसित कर रहे हैं। विदेशी कंपनियां जैसे कोमु, गोर
3. ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
GDE प्रकार के MEA और CCM प्रकार के MEA की कैटेलिटिक परत को कैटेलिस्ट और इलेक्ट्रोलाइट समाधान के साथ मिलाया जाता है ताकि एक कैटेलिस्ट घोल बन सके, जिसे बाद में लेपित किया जाता है। दक्षता बहुत कम है और एक महत्वपूर्ण ध्रुवीकरण घटना है, जो MEA के उच्च वर्तमान निर्वहन के लिए अनुकूल नहीं है। इसके अतिरिक्त, MEA में प्लेटिनम लोडिंग अपेक्षाकृत अधिक है। उच्च-प्रदर्शन, लंबे जीवन और कम लागत वाले MEA का विकास ध्यान का केंद्र बन गया है। ऑर्डर किए गए MEA की Pt उपयोग दर बहुत अधिक है, जो MEA की लागत को प्रभावी ढंग से कम करती है, जबकि प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉनों, गैसों, पानी और अन्य पदार्थों का कुशल परिवहन प्राप्त करती है, जिससे PEMFC के व्यापक प्रदर्शन में सुधार होता है।
ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड में कार्बन नैनोट्यूब पर आधारित ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड, कैटेलिस्ट पतली फिल्मों पर आधारित ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड और प्रोटॉन कंडक्टर पर आधारित ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड शामिल हैं।
कार्बन नैनोट्यूब आधारित ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
कार्बन नैनोट्यूब की ग्रेफाइट जाली विशेषताएं उच्च क्षमता के प्रतिरोधी हैं, और Pt कणों के साथ उनकी बातचीत और लोच Pt कणों की उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ाती है। पिछले एक दशक में, लंबवत संरेखित कार्बन नैनोट्यूब (VACNTs) पर आधारित पतली फिल्में विकसित की गई हैं। इलेक्ट्रोड। ऊर्ध्वाधर व्यवस्था तंत्र गैस प्रसार परत, जल निकासी क्षमता और Pt उपयोग दक्षता को बढ़ाता है।
VACNT को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: एक VACNT है जो घुमावदार और विरल कार्बन नैनोट्यूब से बना है; एक अन्य प्रकार खोखले कार्बन नैनोट्यूब हैं जो सीधे और घने कार्बन नैनोट्यूब से बने हैं।
कैटेलिस्ट पतली फिल्म पर आधारित ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
कैटेलिस्ट पतली फिल्मों का क्रम मुख्य रूप से Pt नैनो ऑर्डर संरचनाओं को संदर्भित करता है, जैसे Pt नैनोट्यूब, Pt नैनोवायर, आदि। उनमें से, कैटेलिस्ट ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड का प्रतिनिधि NSTF है, जो 3M कंपनी का एक वाणिज्यिक उत्पाद है। पारंपरिक Pt/C कैटेलिस्ट की तुलना में, NSTF में चार मुख्य विशेषताएं हैं: कैटेलिस्ट वाहक एक ऑर्डर किया गया कार्बनिक व्हिस्कर है; कैटेलिस्ट व्हिस्कर जैसे जीवों पर Pt आधारित मिश्र धातु पतली फिल्म बनाता है; कैटेलिटिक परत में कोई कार्बन वाहक नहीं है; NSTF कैटेलिस्ट परत की मोटाई 1um से कम है।
प्रोटॉन कंडक्टर पर आधारित ऑर्डर किया गया मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड
प्रोटॉन कंडक्टर ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड का मुख्य कार्य कैटेलिटिक परत में कुशल प्रोटॉन परिवहन को बढ़ावा देने के लिए नैनोवायर बहुलक सामग्री पेश करना है। यू और अन्य। TiO2 नैनोट्यूब सरणियों (TNTs) की TiO2/Ti संरचनाओं को टाइटेनियम शीट पर तैयार किया गया था, इसके बाद H-TNTs प्राप्त करने के लिए हाइड्रोजन वातावरण में एनीलिंग की गई। Pt Pd कणों को SnCl2 संवेदीकरण और विस्थापन विधियों का उपयोग करके H-TNTs की सतह पर तैयार किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप एक उच्च-शक्ति घनत्व ईंधन सेल प्राप्त हुआ।
त्सिंघुआ विश्वविद्यालय में परमाणु विज्ञान संस्थान और ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग विभाग ने पहली बार नफ़ियन नैनोवायर के तेज़ प्रोटॉन चालन फ़ंक्शन के आधार पर एक उपन्यास ऑर्डर की गई कैटेलिस्ट परत को संश्लेषित किया है। इसमें निम्नलिखित विशेषताएं हैं: नफ़ियन नैनोरॉड को प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन पर इन-सीटू उगाया जाता है, और इंटरफ़ेस संपर्क प्रतिरोध शून्य तक कम हो जाता है; नफ़ियन नैनोरॉड पर Pt कण कैटेलिटिक परत का जमाव, जिसमें कैटेलिटिक और इलेक्ट्रॉन संचालन दोनों कार्य हैं; नफ़ियन नैनोरॉड में तेज़ प्रोटॉन चालकता होती है।
ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड निस्संदेह अगली पीढ़ी की मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड तैयारी तकनीक की मुख्य दिशा हैं। प्लेटिनम समूह तत्वों की लोडिंग को कम करते हुए, पांच पहलुओं पर आगे विचार करने की आवश्यकता है: ऑर्डर किए गए मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड अशुद्धियों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील हैं; सामग्री अनुकूलन, लक्षण वर्णन और मॉडलिंग के माध्यम से मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड की कार्य सीमा का विस्तार करें; कैटेलिटिक परत में तेज़ प्रोटॉन कंडक्टर नैनोस्ट्रक्चर पेश करना; कम लागत वाली बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रक्रिया का विकास; मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन, इलेक्ट्रोकैटेलिस्ट और गैस प्रसार परत के बीच की बातचीत और सहक्रियात्मक प्रभावों का गहन अध्ययन।
मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड तैयारी तकनीक और अल्ट्रासोनिक स्प्रेइंग विधि के लाभ:
(1) अल्ट्रासोनिक नोजल पावर और आवृत्ति जैसे मापदंडों का अनुकूलन करके, परमाणु कैटेलिस्ट घोल में छोटे रिबाउंड हो सकते हैं और ओवरस्प्रे की संभावना कम होती है, जिससे कैटेलिस्ट की उपयोग दर में सुधार होता है;
(2) अल्ट्रासोनिक कंपन रॉड कैटेलिस्ट कणों को अत्यधिक फैलाती है, और अल्ट्रासोनिक फैलाव इंजेक्टर में कैटेलिस्ट घोल पर एक द्वितीयक सरगर्मी प्रभाव होता है, जिससे प्लेटिनम रासायनिक प्रदूषण और कम प्रतिक्रिया गतिविधि क्षेत्र की संभावना बहुत कम हो जाती है;
(3) संचालित करने में आसान, अत्यधिक स्वचालित, मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त।
