Membranelektroden (membranelektrodesamling, MEA) er kernekomponenten i protonudvekslingsmembranbrændselscellen. Den er lavet af tre dele: protonudvekslingsmembran (PEM), katalysatorlag (CL) og gasdiffusionslag (GDL).
Strukturen af MEA
Hvad er funktionen af gasdiffusionslaget i MEA?
Luftføring og drænfunktion
I PEMFC-membranelektroden spiller gasdiffusionslaget hovedsageligt rollen som transport af gas og fugt og er ansvarlig for at lede brinten og oxygenet i den bipolære plade til det katalytiske lag, hvilket giver tilstrækkelig gas til, at det katalytiske lag kan reagere; på samme tid. Vandet, der genereres i processen, overføres til den bipolære plade for at forhindre, at produktet akkumuleres i det katalytiske lag og hindrer den videre udvikling af reaktionen. Derfor skal diffusionslaget være et porøst materiale med god luftgennemtrængelighed og gode drænegenskaber.
Ledende og støttende funktion
Diffusionslaget skal have god elektronisk ledningsevne, så elektronerne genereret fra det katalytiske lag kan passere gennem diffusionslaget jævnt og bevæge sig til den bipolære plade. Udover disse hovedfunktioner giver diffusionslaget også en vis støttestyrke til membranelektroden, og diffusionslaget er den tykkeste del af membranelektroden, normalt større end 100 μm.
Gasdiffusionslaget er hovedsageligt lavet af sintret metalfilt (titaniumfilt eller nikkelfilt) som råmateriale med en porøsitet på 60 procent til 80 procent. Efter hydrofob behandling dannes hydrofile kanaler og hydrofobe kanaler. De hydrofile kanaler kan omdanne katalysatorlaget. Vandet i den bipolære plade ledes ind i den bipolære plade, mens de hydrofobe kanaler giver transportveje til gasdiffusion.
sintret nikkelfilt
sintret titanium filt
