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13883006929CA500S疏水表面接觸角測(cè)量在“膜電極MEA”中的實(shí)際應(yīng)用
氫燃料電池是?種能夠?qū)?chǔ)存在燃料(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(tái)銘提供。
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(lái)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(huì)被適當(dāng)?shù)嘏欧?,?dǎo)致物質(zhì)運(yùn)輸 損耗,其限制大氣氧對(duì)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(yáng)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(yáng)極的反擴(kuò)散,這也會(huì)引起陽(yáng)極中的 溢流并因此阻礙氫經(jīng)由陽(yáng)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(yáng)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(cè)量的手段進(jìn)行表征。膜電極疏水性的接觸角測(cè)量能很好的驗(yàn)證其改性后的效果。接下來(lái)我們看看膜電極MEA的靜態(tài)接觸角測(cè)量。
從定義理解,靜態(tài)接觸角測(cè)量中,是將一個(gè)固定的液滴放置在材料表面,分析液滴接觸后的形狀,這個(gè)方法簡(jiǎn)單易懂,是任何表面潤(rùn)濕性表征最常用的方法。
膜電極MEA接觸角測(cè)量治具
測(cè)試圖片