1. Informazioni generali sulle celle a combustibile con membrana a scambio protonico
Cella a combustibile con membrana a scambio protonico (PEMFC): è un dispositivo di generazione di energia che utilizza una membrana polimerica conduttrice di protoni come elettrolita per convertire direttamente l'energia chimica presente nel carburante in energia elettrica attraverso una reazione elettrochimica. La cella a combustibile ha un'elevata efficienza di generazione di energia, un basso inquinamento ambientale, un basso rumore e un'elevata affidabilità, i dipartimenti e gli esperti competenti nel mio paese attribuiscono grande importanza alle celle a combustibile e sottolineano l'importanza e la necessità della ricerca e dello sviluppo indipendenti dei sistemi di celle a combustibile.
La composizione strutturale del PEMFC è mostrata nella figura, che è composta principalmente da componenti principali come membrana a scambio protonico (elettrolita), strato catalitico, strato di diffusione del gas e piastra bipolare. Lo strato di diffusione del gas, lo strato catalitico e la membrana elettrolitica polimerica vengono preparati attraverso un processo di pressatura a caldo per ottenere un gruppo membrana-elettrodo (MEA).
La membrana a scambio protonico al centro svolge i molteplici ruoli di conduzione dei protoni (H+), impedendo il trasferimento di elettroni e isolando le reazioni catodiche e anodiche; Gli strati catalitici su entrambi i lati sono il luogo in cui il carburante e l'ossidante subiscono reazioni elettrochimiche; Le funzioni principali dello strato di diffusione del gas sono supportare lo strato catalitico, stabilizzare la struttura dell'elettrodo, fornire canali di trasmissione del gas e migliorare la gestione dell'acqua; La funzione principale della piastra bipolare è separare i gas di reazione e introdurre i gas di reazione nella cella a combustibile attraverso il campo di flusso, raccogliere e condurre corrente, supportare l'elettrodo a membrana e svolgere le funzioni di dissipazione del calore e drenaggio dell'intera cella a combustibile .
Nel contesto della trasformazione globale dell’energia a basse emissioni di carbonio, l’energia dell’idrogeno, come energia secondaria pulita, diventerà una delle principali fonti energetiche nella società futura. Le celle a combustibile possono convertire in modo efficiente l’energia chimica dell’energia dell’idrogeno in energia elettrica. Il rapido sviluppo della tecnologia delle celle a combustibile Lo sviluppo è l'obiettivo principale del settore. Le attuali applicazioni delle celle a combustibile includono automobili, navi, aviazione, centrali elettriche, ecc. I requisiti di elevata stabilità e lunga durata sono stati avanzati rispettivamente per le prestazioni delle celle a combustibile e delle piastre bipolari. Essendo il componente principale delle celle a combustibile, le piastre bipolari metalliche rivestite sono diventate una delle tecnologie chiave che l’industria deve superare.
2. Prestazioni del rivestimento
I rivestimenti attualmente disponibili per applicazioni commerciali includono rivestimenti in metalli preziosi e rivestimenti in carbonio. La fonte di idrogeno stellare Sydrogen utilizza un esclusivo rivestimento di carbonio preparato da FCVA (Technical Filtered Cathode Vacuum Arc Technology) ha proprietà eccellenti che vanno oltre i metalli preziosi e può essere applicato a una varietà di scenari di celle a combustibile.
1. SydroDIAMOND® (Rivestimento a piastre bipolari metalliche per celle a combustibile PEM, un rivestimento a piastre bipolari privo di metalli nobili che migliora la conduttività del materiale e protegge il substrato dalla passivazione.) Il rivestimento in carbonio supera La stazione di lavoro elettrochimica è stata testata offline durante il funzionamento PEMFC simulato condizioni per valutarne la durabilità; è stato utilizzato un tester di resistenza di contatto per testare ad una pressione di 1,0MPa per valutarne la conduttività.
1) Come buon conduttore, l'oro ha una buona conduttività elettrica e il rivestimento in carbonio SydroDIAMOND® ha una conduttività elettrica paragonabile ai rivestimenti in metalli preziosi;
2) I risultati dei test di polarizzazione mostrano che il rivestimento in carbonio SydroDIAMOND® ha un potenziale di corrosione più elevato e una corrente di corrosione complessivamente inferiore;
3) Se testato a un potenziale elevato e costante di 1,80 V, il rivestimento in carbonio SydroDIAMOND® ha una migliore resistenza alla corrosione;
4) Se testato a un potenziale basso e costante di 0,84 V, il rivestimento in carbonio SydroDIAMOND® ha una durata paragonabile ai metalli preziosi;
5) Eseguire un test CP sulla soluzione dopo il test elettrochimico per analizzare la quantità di precipitazione ionica. La quantità di precipitazione ionica del rivestimento in metallo prezioso è 286 pg/L e la precipitazione ionica del rivestimento in carbonio SydroDIAMOND® è inferiore a 30 ug/L, che ha un'eccellente capacità di precipitazione anti-ionica.
2. Inviare le piastre rivestite in carbonio SydroDIAMOND® a ZBT e assemblarle nella cella a combustibile per i test di benchmarking. Dopo aver testato per quasi 500 ore con una tensione di 0,6 V, i risultati mostrano che la piastra non rivestita ha le prestazioni di uscita della batteria più basse.
Il rivestimento in carbonio SydroDIAMOND® offre prestazioni di rendimento migliori rispetto al rivestimento in metalli preziosi. Allo stesso tempo, osservando l'attenuazione, il rivestimento in carbonio SydroDIAMOND® mostra una migliore stabilità.
3. Vantaggi tecnici FCVA
La tecnologia FCVA proprietaria di Star Hydrogen Source è in grado di depositare ioni puri al 100% ad alta energia su una varietà di substrati materiali. Questa tecnologia di rivestimento migliora significativamente le proprietà dei materiali (ad esempio prestazioni elettrochimiche, resistenza alla corrosione) filtrando al contempo le particelle di grandi dimensioni indesiderate che incidono sulla qualità e sull'integrità del rivestimento. I rivestimenti possono essere regolati e ottimizzati con precisione in base all'applicazione.
Il processo di rivestimento avviene a temperature prossime a quella ambiente, garantendo una maggiore efficienza energetica. Oltre ai materiali tradizionali come i metalli, la tecnologia di rivestimento sotto vuoto può essere applicata a una più ampia varietà di substrati tradizionalmente impegnativi come plastica, gomma e ceramica.
La tecnologia FCVA di Star Hydrogen Source è stata applicata alla produzione su larga scala in molteplici settori quali 3C (computer, comunicazioni ed elettronica di consumo), automobili, ingegneria di precisione e stampa.
Utilizzando le tecnologie dei materiali fondamentali, Sydrogen offre vantaggi lungo tutta la catena del valore dell’idrogeno in termini di prestazioni, durata e costi dei componenti chiave delle celle a combustibile.
Le piastre bipolari rivestite in carbonio SydroDIAMOND® hanno un'eccellente conduttività elettrica, un'elevata resistenza alla corrosione potenziale, una durata a basso potenziale, resistenza alla corrosione da ioni cloruro, bassa precipitazione di ioni ferro e altri vantaggi e sono adatte a diversi scenari di applicazione delle celle a combustibile. Le piastre bipolari rivestite in carbonio SydroDIAMOND® hanno superato test su molti clienti, inclusi test offline, test su banco, test di funzionamento del sistema, operazioni effettive di autobus, camion pesanti, centrali elettriche fisse, ecc. Il feedback dei clienti è stato buono.
Inoltre, grazie all'utilizzo della lavorazione del materiale in carbonio a basso costo e alla produzione in linea continua, le piastre bipolari rivestite in carbonio SydroDIAMOND® presentano evidenti vantaggi in termini di costi. Dopo l’iterazione tecnologica, pur garantendo prestazioni, l’ultima generazione di rivestimenti offre prestazioni migliori e costi di produzione di massa inferiori, promuovendo un’ulteriore riduzione dei costi e un miglioramento dell’efficienza.
4. Presentazione dell'azienda
Star Hydrogen (Shanghai) Technology Co., Ltd. (di seguito "Star Hydrogen") è una joint venture fondata da NANOFILM TECHNOLOGIES INTERNATIONALLIMITED, il principale fornitore asiatico di soluzioni di materiali avanzati per tecnologie profonde, e Temasek EMASEK HOLDINGS. Star Hydrogen Star Hydrogen Source sviluppa e produce componenti, prodotti e sistemi per celle a combustibile ed elettrolizzatori, portando sul mercato tecnologie innovative per ottenere la trasformazione dell'energia verde. Star Hydrogen Source ha sede a Singapore e vanta una ricca esperienza nella tecnologia energetica dell'idrogeno. Star Hydrogen Source collabora anche con le principali università di Singapore per commercializzare la tecnologia più recente attraverso i nostri prodotti, le apparecchiature di rivestimento e la ricerca e sviluppo sulla tecnologia di rivestimento di Star Hydrogen Source si trovano nella nostra fabbrica di Shanghai, con un centro indipendente di test di sviluppo e verifica della tecnologia per materiali energetici a idrogeno e parti chiave, con una superficie totale dello stabilimento di 5000 metri quadrati e attualmente conta più di 100 dipendenti.