Couche de diffusion de gaz à combustible à combustible à hydrogène

Détails du produit

Les piles à combustible à hydrogène, une technologie prometteuse de l'énergie propre, ont attiré une attention significative en raison de leurs propriétés élevées d'efficacité et d'émission zéro. Le noyau de ces piles à combustible est l'assemblage d'électrode membranaire (MEA), où les réactions chimiques ont lieu pour convertir l'hydrogène en électricité. Une composante cruciale au sein du MEA est la couche de diffusion de gaz (GDL), qui joue un rôle instrumental dans l'optimisation des performances cellulaires. Un matériau avancé utilisé à cet effet est le feutre en fibre de titane, qui sert de couche de diffusion de gaz de pile à combustible à hydrogène, offrant des améliorations de la gestion de l'eau et des performances globales des cellules.

Comprendre la couche de diffusion du gaz (GDL)

Le GDL est pris en sandwich entre la membrane recouverte de catalyseur (CCM) et les plaques bipolaires dans une pile de piles à combustible. Ses fonctions principales incluent:

1. Distribuez l'hydrogène et l'oxygène. Il fournit des voies pour les gaz réactifs (hydrogène et oxygène) pour atteindre uniformément les sites de catalyseur.

2. Gérer le transport d'eau. Une gestion efficace de l'eau est essentielle dans les piles à combustible PEM (Proton Exchange Membrane) car la réaction produit l'eau comme sous-produit. Le GDL doit permettre l'élimination de l'excès d'eau liquide tout en conservant suffisamment d'humidité pour garder la membrane hydratée.

3. Conduction électrique. Le GDL agit également comme un conducteur électrique, transférant des électrons de la couche de catalyseur à la plaque bipolaire.

4. Support mécanique. Il offre un soutien structurel au CCM fragile, assurant une stabilité mécanique dans des conditions de fonctionnement.

Fibre de titane ressenti: un matériau GDL haute performance

Le feutre en fibre de titane, avec ses propriétés uniques, se distingue comme un choix idéal pour le GDL dans les piles à combustible à hydrogène. Ce matériau est composé de fibres de titane entrelacées qui forment une structure poreuse tridimensionnelle. Voici plusieurs aspects qui mettent en évidence ses avantages:

1. Excellente stabilité chimique. Le titane présente une excellente résistance à la corrosion contre les environnements acides tels que ceux trouvés dans les piles à combustible PEM où l'acide sulfurique est présent en tant que porte-protons. Cette propriété assure une longue durée de vie opérationnelle et minimise la dégradation au fil du temps.

2. Résistance mécanique supérieure. La résistance inhérente et la durabilité des fibres de titane rendent le feutre suffisamment robuste pour résister aux forces de compression pendant l'assemblage et résistent à l'usure pendant le fonctionnement. Cette caractéristique maintient un contact cohérent entre le GDL et d'autres composants, améliorant ainsi les performances cellulaires.

3. Porosité et tortuosité optimales. La porosité du feutre peut être conçue pour faciliter une diffusion efficace du gaz tout en maintenant un transport d'eau approprié. Le chemin tortueux créé par les fibres interconnectées améliore l'action capillaire, permettant un meilleur contrôle sur la distribution de l'eau dans la cellule.

4. Résistance électrique faible. Le titane a une faible résistivité électrique, ce qui lui permet de conduire efficacement les électrons de la couche de catalyseur à la plaque bipolaire. Cela réduit les pertes ohmiques et contribue à une puissance et une efficacité de puissance plus élevées.

5. Conductivité thermique améliorée. Par rapport aux GDL à base de carbone conventionnels, le feutre en fibre de titane offre une meilleure conductivité thermique. Cet attribut aide à dissiper plus efficacement la chaleur générée pendant les réactions électrochimiques, empêchant les points chauds et prolongeant la durée de vie de la pile à combustible.

6. Compatibilité environnementale. Étant à base de métal, le titane ne libère pas de particules ou de produits chimiques nocifs lorsqu'il est exposé à des températures élevées ou pendant la dégradation, ce qui le rend respectueux de l'environnement et sûr pour une utilisation dans les applications automobiles et stationnaires.