Gambaran Keseluruhan Pengeluaran Hidrogen PEM oleh Elektrolisis Air II

Gambaran Keseluruhan Pengeluaran Hidrogen PEM oleh Elektrolisis Air II

Komponen Timbunan Elektrolzer

Komponen yang digunakan dalam Elektrolisis PEM adalah penting untuk timbunan dengan prestasi dan ketahanan yang baik. Komponen utama termasuk plat bipolar, pengumpul arus, dan pemasangan elektrod membran (MEA). Plat bipolar mempunyai tugas untuk mengagihkan air secara sama rata merentasi pengumpul semasa (atau media resapan) di dalam sel. Ciri-ciri plat bipolar adalah mencabar untuk mana-mana kelas bahan kerana kehadiran oksigen, persekitaran berasid, dan voltan lampau yang tinggi. Reka bentuk dan pemilihan bahan plat dwikutub dalam PEMWE merupakan isu kritikal bagi saintis dan jurutera.

Fungsi utama plat bipolar dalam PEMWE adalah seperti berikut:
1. Mengalirkan elektron untuk melengkapkan litar dan menyambungkan sel individu secara bersiri untuk membentuk pek bateri
2. Sediakan laluan aliran untuk mengagihkan air secara sama rata pada pengumpul semasa (atau medium resapan)
3. Asingkan oksigen dan hidrogen
4. Sediakan struktur untuk menyokong elektrod membran untuk bateri
5. Menyediakan pengaliran haba untuk menguruskan suhu elektrolisis

Untuk melaksanakan fungsi penting ini, bahan plat bipolar mesti mempunyai ciri khas, seperti kekonduksian elektrik dan haba yang tinggi, kebolehtelapan gas yang rendah, kekuatan mekanikal yang tinggi dan rintangan kakisan.

Pada masa ini, pelbagai bahan digunakan dalam plat bipolar, termasuk titanium, grafit, dan keluli tahan karat bersalut. Walau bagaimanapun, grafit tidak menjamin prestasi tinggi dalam PEMWE kerana kadar kakisannya yang tinggi dan kekuatan mekanikal yang rendah.Titanium mempunyai sifat yang sangat baik tetapi membentuk lapisan oksida pasif yang mengurangkan rintangan sentuhan dan kekonduksian terma. Fenomena ini boleh merendahkan prestasi tindanan dari semasa ke semasa. Plat bipolar titanium bersalut emas juga telah dikaji, dengan hasil yang baik dari segi kestabilan. Walau bagaimanapun, proses ini meningkatkan kos komponen. Keluli tahan karat bersalut adalah alternatif yang lebih murah kepada titanium, tetapi kecacatan kecil pada salutan mendedahkan logam kepada kakisan. Kakisan logam membawa kepada kemusnahan salutan, yang meningkatkan rintangan ohmik. Selain itu, ion logam terlarut meresap ke dalam membran PEM dan mengurangkan kekonduksian ionik, mengakibatkan peningkatan degradasi membran.

Plat bipolar dan lapisan resapan ialah komponen yang lebih mahal dalam PEMWE. Lapisan resapan mempunyai fungsi memindahkan elektron dari lapisan pemangkin ke plat bipolar dan mengeluarkan gas (hidrogen dan oksigen) daripada lapisan pemangkin. Oleh itu keliangan dan kekonduksian adalah parameter penting untuk lapisan resapan. Saiz dan struktur liang adalah faktor kritikal kerana gas mesti dialihkan dari sel dan air disimpan berhampiran lapisan pemangkin. Struktur liang yang tidak betul boleh meningkatkan voltan sel sehingga 100 mV pada 2 A cm−2.