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離子膜電解槽電極

發(fā)布時間：

2023/04/17 22:33

質(zhì)子交換膜燃料電池與質(zhì)子交換膜電解槽中發(fā)生的反應(yīng)為互逆反應(yīng)，兩者均由膜電極和雙極板構(gòu)成，電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在離聚物、擴(kuò)散層和催化劑組成的三相交界處，反應(yīng)常用Ir和Pt基催化劑。

電池老化的主要表現(xiàn)在充放電循環(huán)期間和靜態(tài)儲存時都可以觀察到。使用時的充放電循環(huán)通常會損壞電極活性材料，特別是在重度使用下（使用度下的1000個循環(huán)比10%使用度下的10000個循環(huán)對電池材料破壞更嚴(yán)重）。電極電荷狀態(tài)函數(shù)發(fā)生變化引起了機(jī)械應(yīng)力（例如對于一個完全充電的電極，石墨電極中的鋰離子插層導(dǎo)致石墨沿c軸膨脹12%）。相對地，鋰離子電極儲存能量時的性能退化主要來源于活性材料和電解質(zhì)之間的相互作用。雖然這兩種機(jī)制通常被認(rèn)為是不相關(guān)的，但耦合作用和一些額外的因素（如溫度）對鋰離子電極性能退化也會有很大的影響，這給情況增加了更多的復(fù)雜性。

近年來，除了開發(fā)新的電池化學(xué)/材料/系統(tǒng)之外，直接增加電極厚度（提高電池的電活性成分比例）已成為提升電池能量密度的有效策略。在電極迂曲的多孔結(jié)構(gòu)下，離子傳輸動力學(xué)、電子傳輸、極片穩(wěn)定性、極片制備工藝等是高能量密度鋰離子電池厚電極的主要挑戰(zhàn)。

資料顯示，創(chuàng)立于2017年，是一家擁有燃料電池和電解槽膜電極設(shè)計、材料、工藝、設(shè)備、測試評估等核心技術(shù)的高科技公司。目前，公司低貴金屬膜電極產(chǎn)品已持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)給國內(nèi)外知名電堆系統(tǒng)客戶。

可再生能源制氫的關(guān)鍵核心技術(shù)是的電解水制氫技術(shù)。記者了解到，在電解水制氫技術(shù)上，利用其膜制造和催化劑生產(chǎn)領(lǐng)域的優(yōu)勢，正在開發(fā)的質(zhì)子膜、陰離子膜、催化劑和膜電極等。新技術(shù)專注于質(zhì)子交換膜電解（PEM）和堿性陰離子交換膜電解（AEM）的催化劑涂層膜（CCMs）。的CCMs已在實(shí)驗(yàn)室測試中顯示，通過突破性的專有高離子通量膜和高活性催化劑，可實(shí)現(xiàn)更高的電解槽效率和更高的電流密度，預(yù)計這將使電解槽成本降低25%。

以碳材料為負(fù)極的鋰離子電池，在初次循環(huán)過程中，電解液會在電極表面形成一層固態(tài)電解質(zhì)（SEI）膜，不同的負(fù)極材料會有一定的差別，但SEI膜的成分主要由碳酸鋰、烷基酯鋰、氫氧化鋰等組成，當(dāng)然也有鹽的分解產(chǎn)物，另外還有一些聚合物等。SEI膜的形成過程會消耗電池中的鋰離子，并且SEI膜并不是穩(wěn)定不變的，會在循環(huán)過程中不斷的破裂，露出來新的碳表面再與電解質(zhì)反應(yīng)形成新的SEI膜，這樣會不斷造成鋰離子和電解質(zhì)的持續(xù)損耗，導(dǎo)致電池的容量下降。SEI膜有一定的厚度，雖然鋰離子可以穿透，但是SEI膜會造成負(fù)極表面部分?jǐn)U散孔道的堵塞，不利于鋰離子在負(fù)極材料的擴(kuò)散，這也會造成電池容量的下降。

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