近年來，我國氫能技術蓬勃發(fā)展，創(chuàng)新成果不斷，在催化劑、膜電極、制氫、儲氫等多個關鍵技術環(huán)節(jié)，我國了取得舉世矚目重大突破，為氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了有力支撐。

理化（香港）有限公司以“燃料電池測試專家”的品牌定位，覆蓋從催化劑到膜電極測試需求，為用戶提供了一系列精良好用的電催化實驗儀器，贏得了市場的廣泛認可。

從催化劑到膜電極，它是怎么一回事呢？讓我們一起揭開它的神秘的面紗。

1、常見的催化劑類型

鉑(Pt)催化劑

鉑(Pt)具有良好的分子吸附、離解特性，因此鉑催化劑備受關注、也是當前唯yi商業(yè)化的催化劑材料。業(yè)內(nèi)有學者稱“鉑族金屬催化劑zhi王，上帝給的禮物”。

ORR 催化劑火山圖

HOR/HER 催化劑火山圖

低鉑催化劑

通過在鉑催化劑中添加其他元素或化合物制成，旨在降低鉑的使用量，同時提高催化劑的活性、穩(wěn)定性和耐久性。例如Pt-Ni、Pt-Co合金催化劑。

非鉑基催化劑

主要包括鈀基催化劑、非貴金屬催化劑和非金屬催化劑。非貴金屬催化劑包括鐵、鈷、鎳等，非金屬催化劑中最常見的是碳基催化劑，如碳納米管、碳纖維、石墨烯等。

2、從催化劑到膜電極

膜電極（MEA）組件主要由質(zhì)子交換膜（PEM）、催化層與氣體擴散層（GDL）組成，是質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)電化學反應的主要場所，也是決定質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC) 的成本、性能和耐久性的核心關鍵部件。

催化劑漿料涂布是MEA生產(chǎn)的關鍵步驟之一，目前實驗室與工業(yè)生產(chǎn)領域主要采用第二代MEA制備工藝CCM（Catalyst Coated Membrane）技術。

1、將催化劑漿料擔載到質(zhì)子交換膜表面。

2、然后干燥熱處理，進一步改善催化劑層的結構，增強其與膜的結合力。

3、最后通過壓合等手段將質(zhì)子交換膜、催化層、邊框和氣體擴散層復合到一起，從而形成完整的MEA。

這個過程要求催化層涂覆均勻，同時盡量減少鉑載量以降低成本，因此必須對漿料進行嚴格的質(zhì)量控制。改良漿料配方、優(yōu)化涂布工藝是降低膜電極成本、提高膜電極穩(wěn)定性，推動燃料電池商業(yè)化的重要途徑。

3、膜電極制備方式

催化劑的涂覆方式，常見的有刮刀涂布、氣動噴涂、超聲噴涂、靜電噴涂。近年來，靜電紡絲技術也在逐步應用到催化劑研究和涂覆中

噴涂

通過噴霧設備直接把催化劑漿料噴在質(zhì)子交換膜上，也可以在催化劑噴涂前先在質(zhì)子交換膜上噴涂離聚物（nafion）, 工藝上可以單節(jié)電池膜進行噴涂。噴涂工藝能節(jié)省材料，但是均勻性較差、效率相對較低，不適合大規(guī)模量產(chǎn)。

熱轉印

熱轉印過程涉及將催化劑油墨或粉末預先涂布或印刷到一個可轉移的基材（通常是高溫下穩(wěn)定的薄膜）上，然后通過熱壓過程將催化劑從轉移膜轉移到質(zhì)子交換膜或氣體擴散層上。

直涂

卷對卷直涂，通過槽模直涂，減少了轉印的過程，提高了效率。同時可以控制催化層涂覆的厚度、形狀等，調(diào)節(jié)膜干燥的時間，從而調(diào)節(jié)催化劑漿料在質(zhì)子交換膜上的形態(tài)。

刮涂

這個方式在實驗室使用較多。

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