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CA500S疏水表面接觸角測量在“膜電極MEA”中的實(shí)際應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2023-04-25 點(diǎn)擊次數(shù)：490

氫燃料電池是?種能夠?qū)Υ嬖谌剂?氫?)和氧化劑(空?中的氧?)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其基本?作原理就是電解?的逆過程。質(zhì)?交換膜燃料電池是?前主流的燃料電池。----鑫臺銘提供。

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氫燃料電池系統(tǒng)由電堆和輔助?系統(tǒng)構(gòu)成，電堆包括為雙極板、電解質(zhì)、催化劑、?體擴(kuò)散層，其中催化劑、質(zhì)?膜材料、擴(kuò)散層共同組成膜電極組件(MEA)，MEA是燃料電池的核?。

燃料電池中電化學(xué)反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的水適當(dāng)?shù)卮嬖跁r(shí)，水發(fā)揮著保持聚合物電解質(zhì)膜濕度的理想作用。然而，當(dāng)存在多余的水且水沒有被適當(dāng)?shù)匾瞥龝r(shí)，可能在高電流密度時(shí)發(fā)生“溢流(flooding)”。該溢流可能阻礙反應(yīng)氣體被有效地供應(yīng)至燃料電池，引起更大的電壓損失。

具體而言，當(dāng)通過MEA陰極中的氧化還原反應(yīng)(ORR)來產(chǎn)生水并且MEA催化劑層具有親水性或低疏水性時(shí)，在ORR過程中產(chǎn)生的水可能不會被適當(dāng)?shù)嘏欧牛瑢?dǎo)致物質(zhì)運(yùn)輸損耗，其限制大氣氧對電解質(zhì)膜的平穩(wěn)供應(yīng)并因此降低燃料電池的性能。而且，當(dāng)與陽極相比，陰極中產(chǎn)生的水連續(xù)增加時(shí)，可能發(fā)生水從陰極向陽極的反擴(kuò)散，這也會引起陽極中的溢流并因此阻礙氫經(jīng)由陽極催化劑層被供應(yīng)至電解質(zhì)膜。因此，理想的是陰極和陽極的催化劑層均具有高疏水性，使得從燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的水可以被平穩(wěn)排放。

不同類型的疏水材料即防水材料，由于其廣泛的應(yīng)用前景而受到大家的廣泛關(guān)注。目前疏水表面已經(jīng)通過接觸角測量的手段進(jìn)行表征。膜電極疏水性的接觸角測量能很好的驗(yàn)證其改性后的效果。接下來我們看看膜電極MEA的靜態(tài)接觸角測量。