Conjuntos de eletrodos de membrana (MEA)

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Conjuntos de eletrodos de membrana (MEA)

Um Conjunto de Eletrodo de Membrana (MEA) é o componente principal de uma Célula de Combustível que ajuda a produzir a reação eletroquímica necessária para separar os elétrons.
No lado do ânodo do MEA, um combustível (hidrogênio, metanol etc.) se difunde através da membrana e é encontrado na extremidade do cátodo por um oxidante (oxigênio ou ar) que se liga ao combustível e recebe os elétrons que foram separados do combustível.
Os catalisadores de cada lado permitem reações e a membrana permite a passagem de prótons, mantendo os gases separados. Desta forma, o potencial da célula é mantido e a corrente é retirada da célula que produz eletricidade.

Um MEA típico é composto de uma membrana de eletrólito de polímero (PEM), duas camadas de catalisador e duas camadas de difusão de gás (GDL).
Um MEA com essa configuração é conhecido como MEA de 5 camadas devido à sua composição.
Uma versão alternativa de um conjunto de eletrodo de membrana é o MEA de 3 camadas, que é composto por uma membrana de eletrólito de polímero com camadas de catalisador aplicadas em ambos os lados, ânodo e cátodo. Um nome alternativo para este tipo de MEA é uma membrana revestida com catalisador (CCM). Veja a figura abaixo para um exemplo de cada tipo:

Algumas diferenças importantes nos dois tipos de MEAs, 5 camadas ou 3 camadas, são a presença de um GDL pré-selecionado e a localização das camadas de catalisador aplicadas.
Nos MEAs de 5 camadas, o GDL é um tecido de carbono padrão com uma camada microporosa (MPL) aplicada em um lado do tecido.
O pano é tratado com Teflon para ajudar a empurrar a água do produto para longe dos locais do catalisador, e o MPL é feito de pó de carbono que é transformado em uma pasta com uma solução de Teflon e aplicado ao pano para dar uma superfície lisa para aplicar o catalisador e a camada também é eletricamente condutora, enquanto mantém uma estrutura de poros aberta para permitir que os gases entrem nos locais de reação. Esta configuração é mais fácil de aplicar ao catalisador e permite a fabricação de MEA mais rápida.

Os MEAs de 3 camadas não vêm com um GDL para que você possa experimentar diferentes GDLs para encontrar estruturas mais ideais em seu ambiente de teste.
O lado negativo é que o catalisador agora deve ser aplicado diretamente na membrana, o que é mais difícil, pois a membrana inchará à medida que for molhada.
Ambas as opções funcionarão igualmente após o período de amaciamento do MEA, que geralmente é em torno de 24 horas de operação. Este período operacional permite que a água do produto seja distribuída por toda a membrana e hidrate totalmente o MEA, proporcionando a estequiometria do reagente para que as taxas de fluxo de gás sejam mantidas baixas. Os MEAs de 5 camadas são geralmente mais baratos por MEA, enquanto os MEAs de 3 camadas são mais caros devido ao aumento de tempo e mão de obra para a manufatura.

MEAs para muitas aplicações, incluindo, eletrolisadores, células de combustível de eletrólito de polímero, células de combustível de hidrogênio / oxigênio de ar, células de combustível de metanol direto e muitos mais podem ser fornecidos!