Pengeluaran Hidrogen PEM | Elektromangkin untuk Elektrod Membran

Pengeluaran Hidrogen PEM | Elektromangkin untuk Elektrod Membran

MEA (pemasangan elektrod membran) ialah bahagian penting untuk elektrolisis air membran pertukaran proton (PEMWE) [juga bahagian teras utama untuk sel bahan api PEM], yang merangkumi membran pertukaran proton, lapisan pemangkin (CL) dan lapisan resapan gas ( GDL). Sebagai tempat tindak balas elektrod berlaku, struktur CL dan GDL mempunyai pengaruh yang besar terhadap pemindahan bahan tindak balas dan produk (aliran dua fasa gas-cecair), rintangan, pergerakan proton dan elektron, dan proses lain yang berkaitan tindak balas elektrod. Lapisan mangkin ialah bahagian yang menyokong mangkin, dan lapisan mangkin katod dan mangkin anod masing-masing membentuk elektrod evolusi hidrogen dan elektrod evolusi oksigen. Bahan pemangkin lapisan pemangkin katod biasanya platinum, biasanya nanopartikel platinum disokong pada nanokarbon berliang. Bahan pemangkin lapisan pemangkin anod biasanya iridium atau oksidanya (seperti iridium dioksida). Membran pertukaran proton berada di antara dua elektrod yang tertanam dengan mangkin. Membran pertukaran proton menebat dua elektrod antara satu sama lain. Kedua-dua elektrod membentuk anod dan katod masing-masing.

Dalam elektrolisis air PEM, nanopartikel platinum yang disokong karbon digunakan sebagai elektromangkin pada katod [elektrod evolusi hidrogen] untuk menggalakkan HER (tindak balas evolusi hidrogen). Tindak balas evolusi hidrogen berlaku pada elektrod negatif, dan tindak balas evolusi hidrogen adalah seperti berikut:

Di bahagian anod, hampir tiada pembawa elektron sokongan tersedia. Iridium (logam atau oksida) ialah pemangkin OER yang paling berkesan dan stabil dalam media berasid, dan persamaan tindak balas anod adalah seperti berikut:

Pada masa ini, isu yang paling dibimbangkan dalam penyediaan pemangkin ialah isu kos, kerana penggunaan logam berharga seperti platinum dan iridium. Ini adalah faktor utama yang menyekat pembangunan pengeluaran hidrogen PEM dan sel bahan api PEM. Aplikasi pengeluaran hidrogen PEM perlu mengurangkan jumlah platinum dan iridium per unit luas, mengoptimumkan proses penyediaan elektrod membran dan struktur membran, dan memastikan kestabilan prestasi dan struktur pemangkin.