Die Membranelektrode (Membran-Elektroden-Einheit, MEA) ist die Kernkomponente der Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle. Es besteht aus drei Teilen: Protonenaustauschmembran (PEM), Katalysatorschicht (CL) und Gasdiffusionsschicht (GDL).
Die Struktur der MEA
Welche Funktion hat die Gasdiffusionsschicht in MEA?
Luftführungs- und Entwässerungsfunktion
In der PEMFC-Membranelektrode spielt die Gasdiffusionsschicht hauptsächlich die Rolle des Gas- und Feuchtigkeitstransports und ist dafür verantwortlich, den Wasserstoff und Sauerstoff in der Bipolarplatte zur katalytischen Schicht zu leiten und genügend Gas für die Reaktion der katalytischen Schicht bereitzustellen; gleichzeitig. Das dabei entstehende Wasser wird auf die Bipolarplatte übertragen, um zu verhindern, dass sich das Produkt in der katalytischen Schicht anreichert und den weiteren Reaktionsverlauf behindert. Daher muss die Diffusionsschicht ein poröses Material mit guter Luftdurchlässigkeit und guten Drainageeigenschaften sein.
Leit- und Stützfunktion
Die Diffusionsschicht muss eine gute elektronische Leitfähigkeit aufweisen, damit die von der katalytischen Schicht erzeugten Elektronen glatt durch die Diffusionsschicht hindurchtreten und sich zur Bipolarplatte bewegen können. Zusätzlich zu diesen Hauptfunktionen stellt die Diffusionsschicht auch eine gewisse Stützfestigkeit für die Membranelektrode bereit, und die Diffusionsschicht ist der dickste Teil der Membranelektrode, üblicherweise größer als 100 &mgr;m.
Die Gasdiffusionsschicht besteht hauptsächlich aus Metallsinterfilz (Titanfilz oder Nickelfilz) als Rohmaterial mit einer Porosität von 60 Prozent bis 80 Prozent. Nach der Hydrophobierungsbehandlung werden hydrophile Kanäle und hydrophobe Kanäle gebildet. Die hydrophilen Kanäle können die Katalysatorschicht umwandeln. Das Wasser in der Bipolarplatte wird in die Bipolarplatte geleitet, während die hydrophoben Kanäle Transportwege für die Gasdiffusion bereitstellen.
gesinterter Nickelfilz
gesinterter Titanfilz
