一(yi)(yi)是近來AEM電(dian)解水制氫技術很熱；二是剛好最近有一(yi)(yi)些高校學(xue)生找我在(zai)探討AEM電(dian)解水膜電(dian)極MEA的(de)制作。所(suo)以今天就根據所(suo)學(xue)習的(de)文件做一(yi)(yi)些簡單(dan)的(de)整(zheng)理，知(zhi)識偏理論層(ceng)面，實際(ji)操作需要大家(jia)嘗試和領(ling)悟，僅供大家(jia)參考，也實在(zai)沒法教大家(jia)太(tai)多！

為(wei)了(le)(le)形成(cheng)MEA膜(mo)電(dian)極組件(jian)，催(cui)化劑(ji)(ji)可(ke)直(zhi)接沉(chen)積在離(li)子(zi)膜(mo)上(shang)，稱(cheng)為(wei)催(cui)化劑(ji)(ji)涂(tu)層膜(mo) (CCM) 技術，或(huo)沉(chen)積在基底上(shang)，稱(cheng)為(wei)催(cui)化劑(ji)(ji)涂(tu)層基底 (CCS) 技術。對(dui)于 AEMWE 而言，基底層通(tong)常可(ke)以選(xuan)擇 GDL（氣(qi)體擴散層）或(huo) PTL（多(duo)孔傳(chuan)輸層），涂(tu)覆在基底上(shang)的(de)(de)典型制備(bei)方(fang)法(fa)包括有濕(shi)法(fa)，即(ji)催(cui)化劑(ji)(ji)粉末和(he)離(li)子(zi)聚合物與適當的(de)(de)溶(rong)劑(ji)(ji)混合，形成(cheng)穩定的(de)(de)漿料(liao)。漿料(liao)通(tong)過噴涂(tu)或(huo)涂(tu)刷的(de)(de)方(fang)式附(fu)著于 GDL 上(shang)。為(wei)了(le)(le)減少濕(shi)法(fa)制備(bei)MEA 過程中相關的(de)(de)浪費和(he)大(da)量溶(rong)劑(ji)(ji)的(de)(de)使用，目(mu)前正在研(yan)究使用其他的(de)(de)薄膜(mo)沉(chen)積方(fang)法(fa)，如(ru)化學氣(qi)相沉(chen)積（CVD）、原子(zi)層沉(chen)積（ALD）、離(li)子(zi)束濺射(she)沉(chen)積（IBD）或(huo)磁控濺射(she)（PVD類）都是此(ci)類薄膜(mo)沉(chen)積方(fang)法(fa)的(de)(de)例子(zi)。

降低離(li)子交換膜(mo)與 采用CCS工藝(yi)的陽極之間的界面接觸(chu)電阻(zu)的另(ling)一種策(ce)略是在 PTL 和 MEA 之間加入微(wei)孔(kong)層 (MPL)，如下圖所(suo)示：

圖(tu)例說明：不(bu)同AEMWE電池的(de)原理(li)圖(tu)，包括：

MEA 組件也需要同步優化，以解決水管理等因素，避免干涸和水淹。基于 PEM（質子交換膜） 的 FC（燃料電池） 和 WE（電解水） 已經解決了其中的許多問題，但在堿性條件下，陽極和陰極產生和消耗的水的不平衡情況要比酸性條件下嚴重。使用 1 摩爾 KOH 堿液做電解質時，陽極的 OER 所需的 OH^- 供應充足，而純水進料的 OER 則取決于通過陰極發生的水裂解反應供應 OH^-。在 AEMWE 的電化學反應中，陽極產生 1 摩爾 H₂O，陰極消耗 2 摩爾 H₂O，而對于 PEMWE，陽極消耗 1 摩爾 H₂O，陰極消耗 0 摩爾 H₂O。 盡管 H₂O 在陽極產生，在陰極消耗，但陽極進水似乎已成為 AEMWE 的進水模式。這種模式減少了對 H₂O 和 H₂ 分離的需求，因此可從電解池中獲得純度更高的H₂。 然而(er)，通過向(xiang)陰極(ji)和(he)(he)陽極(ji)同時給入電(dian)(dian)解質，可達到(dao)最佳的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)性能和(he)(he)最高的(de)(de)(de)(de)工(gong)作電(dian)(dian)流密(mi)度，這也降(jiang)低了陽極(ji)脫水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)風險，并增(zeng)加了向(xiang)陰極(ji)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)傳輸(shu)(屬于雙循環平(ping)衡式）。未來的(de)(de)(de)(de)戰(zhan)略(lve)是定制有(you)序的(de)(de)(de)(de) MEA 和(he)(he)傳輸(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)結構(gou)，將液體(ti)和(he)(he)氣體(ti)導(dao)入到(dao)特(te)定的(de)(de)(de)(de)區域，這對于設(she)計新穎有(you)效的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)結構(gou)非常重要。這可能包括沿(yan)面(mian)內（電(dian)(dian)極(ji)到(dao)電(dian)(dian)極(ji)）方向(xiang)調(diao)整催化劑層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)分層(ceng)(ceng)(ceng)孔隙率，以(yi)及利用可憎水(shui)(shui) 甚至親水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)改(gai)性劑。液體(ti)流速(su)和(he)(he) KOH 濃度的(de)(de)(de)(de)優(you)化都與(yu)實際 AEMWE 的(de)(de)(de)(de)設(she)計有(you)關，但迄今為止研究(jiu)還有(you)限。

來源：氫眼所見
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