1. Hintergrund von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC): Hierbei handelt es sich um ein Stromerzeugungsgerät, das eine protonenleitende Polymermembran als Elektrolyt verwendet, um die im Brennstoff vorhandene chemische Energie durch eine elektrochemische Reaktion direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Die Brennstoffzelle hat einen hohen Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung, geringe Umweltverschmutzung, geringe Geräuschentwicklung und hohe Zuverlässigkeit. Die zuständigen Abteilungen und Experten in meinem Land legen großen Wert auf Brennstoffzellen und betonen die Bedeutung und Notwendigkeit einer unabhängigen Forschung und Entwicklung von Brennstoffzellensystemen.
Die strukturelle Zusammensetzung von PEMFC ist in der Abbildung dargestellt, die hauptsächlich aus Kernkomponenten wie Protonenaustauschmembran (Elektrolyt), Katalysatorschicht, Gasdiffusionsschicht und Bipolarplatte besteht. Die Gasdiffusionsschicht, die Katalysatorschicht und die Polymerelektrolytmembran werden durch einen Heißpressprozess hergestellt, um eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) zu erhalten.
Die Protonenaustauschmembran in der Mitte spielt die vielfältige Rolle, Protonen (H+) zu leiten, den Elektronentransfer zu verhindern und Kathoden- und Anodenreaktionen zu isolieren. Die Katalysatorschichten auf beiden Seiten sind der Ort, an dem Brennstoff und Oxidationsmittel elektrochemische Reaktionen eingehen; Die Hauptfunktionen der Gasdiffusionsschicht bestehen darin, die Katalysatorschicht zu stützen, die Elektrodenstruktur zu stabilisieren, Gasübertragungskanäle bereitzustellen und das Wassermanagement zu verbessern; Die Hauptfunktion der Bipolarplatte besteht darin, die Reaktionsgase zu trennen und durch das Strömungsfeld in die Brennstoffzelle einzuleiten, Strom zu sammeln und zu leiten, die Membranelektrode zu stützen und die Wärmeableitungs- und Ableitungsfunktionen der gesamten Brennstoffzelle zu übernehmen .
Im Kontext der globalen Energiewende zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft wird Wasserstoffenergie als saubere Sekundärenergie zu einer der Hauptenergiequellen der zukünftigen Gesellschaft werden. Brennstoffzellen können die chemische Energie der Wasserstoffenergie effizient in elektrische Energie umwandeln. Die rasante Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie ist das Kernziel der Branche. Aktuelle Anwendungen von Brennstoffzellen umfassen Automobile, Schiffe, Luftfahrt, Kraftwerke usw. Für die Leistung von Brennstoffzellen bzw. Bipolarplatten wurden Anforderungen an hohe Stabilität und lange Haltbarkeit gestellt. Als Kernkomponente von Brennstoffzellen sind beschichtete metallische Bipolarplatten zu einer der Schlüsseltechnologien geworden, die die Industrie überwinden muss.
2. Beschichtungsleistung
Zu den derzeit für kommerzielle Anwendungen verfügbaren Beschichtungen gehören Edelmetallbeschichtungen und Kohlenstoffbeschichtungen. Die Wasserstoffquelle Sydrogen Star nutzt ein einzigartiges Verfahren. Die durch FCVA (Technical Filtered Cathode Vacuum Arc Technology) hergestellte Kohlenstoffbeschichtung verfügt über hervorragende Eigenschaften, die über Edelmetalle hinausgehen, und kann auf eine Vielzahl von Brennstoffzellenszenarien angewendet werden.
1. SydroDIAMOND® (Metallische Bipolarplattenbeschichtung für PEM-Brennstoffzellen, eine edelmetallfreie Bipolarplattenbeschichtung, die die Leitfähigkeit des Materials erhöht und das Substrat vor Passivierung schützt.) Kohlenstoffbeschichtung besteht bestanden. Der elektrochemische Arbeitsplatz wurde offline unter simuliertem PEMFC-Betrieb getestet Bedingungen zur Bewertung seiner Haltbarkeit; Mit einem Kontaktwiderstandstester wurde die Leitfähigkeit unter einem Druck von 1,{3}}MPa getestet.
1) Als guter Leiter hat Gold eine gute elektrische Leitfähigkeit und die SydroDIAMOND®-Kohlenstoffbeschichtung hat eine vergleichbare elektrische Leitfähigkeit wie Edelmetallbeschichtungen;
2) Die Ergebnisse des Polarisationstests zeigen, dass die SydroDIAMOND®-Kohlenstoffbeschichtung ein höheres Korrosionspotential und einen insgesamt geringeren Korrosionsstrom aufweist;
3) Bei Tests bei einem konstant hohen Potential von 1,80 V weist die SydroDIAMOND®-Kohlenstoffbeschichtung eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf;
4) Bei Tests bei einem konstant niedrigen Potential von 0,84 V weist die SydroDIAMOND®-Kohlenstoffbeschichtung eine vergleichbare Haltbarkeit wie Edelmetalle auf;
5) Führen Sie nach dem elektrochemischen Test einen CP-Test an der Lösung durch, um die Ionenausfällungsmenge zu analysieren. Die Ionenausfällungsmenge der Edelmetallbeschichtung beträgt 286 pg/L, und die Ionenausfällungsmenge der SydroDIAMOND®-Kohlenstoffbeschichtung beträgt weniger als 30 µg/L, was eine ausgezeichnete Anti-Ionen-Ausfällungsfähigkeit aufweist.
2. Senden Sie die mit SydroDIAMOND® kohlenstoffbeschichteten Platten an das ZBT und bauen Sie sie für Benchmarking-Tests in die Brennstoffzelle ein. Nach Tests über fast 500 Stunden bei einer Spannung von 0,6 V zeigen die Ergebnisse, dass die unbeschichtete Platte die niedrigste Batterieausgangsleistung aufweist.
Die Kohlenstoffbeschichtung SydroDIAMOND® hat eine bessere Ausgangsleistung als die Edelmetallbeschichtung. Gleichzeitig weist die SydroDIAMOND® Carbonbeschichtung hinsichtlich der Dämpfung eine bessere Stabilität auf.
3. Technische Vorteile von FCVA
Die proprietäre FCVA-Technologie von Star Hydrogen Source ist in der Lage, 100 % reine hochenergetische Ionen auf einer Vielzahl von Materialsubstraten abzuscheiden. Diese Beschichtungstechnologie verbessert die Materialeigenschaften erheblich (z. B. elektrochemische Leistung, Korrosionsbeständigkeit) und filtert gleichzeitig unerwünschte große Partikel heraus, die die Qualität und Integrität der Beschichtung beeinträchtigen. Beschichtungen können je nach Anwendung präzise angepasst und optimiert werden.
Der Beschichtungsprozess erfolgt bei Temperaturen nahe der Raumtemperatur und sorgt so für eine höhere Energieeffizienz. Zusätzlich zu herkömmlichen Materialien wie Metallen kann die Vakuumbeschichtungstechnologie auf eine größere Vielfalt traditionell anspruchsvoller Substrate wie Kunststoffe, Gummi und Keramik angewendet werden.
Die FCVA-Technologie von Star Hydrogen Source wurde in der Großserienproduktion in verschiedenen Branchen wie 3C (Computer, Kommunikation und Unterhaltungselektronik), Automobil, Präzisionstechnik und Druck eingesetzt.
Durch den Einsatz grundlegender Materialtechnologien bietet Sydrogen Vorteile in der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette hinsichtlich Leistung, Haltbarkeit und Kosten wichtiger Brennstoffzellenkomponenten.
SydroDIAMOND® kohlenstoffbeschichtete Bipolarplatten verfügen über eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit, eine hohe potenzielle Korrosionsbeständigkeit, eine geringe potenzielle Haltbarkeit, eine Beständigkeit gegen Chloridionenkorrosion, eine geringe Eisenionenausfällung und andere Vorteile und eignen sich für verschiedene Brennstoffzellen-Anwendungsszenarien. SydroDIAMOND® kohlenstoffbeschichtete Bipolarplatten haben Tests bei vielen Kunden bestanden, darunter Offline-Tests, Stapeltests auf dem Prüfstand, Systemfunktionstests, reale Betriebsvorgänge von Bussen, schweren Lastkraftwagen, stationären Kraftwerken usw. Das Feedback der Kunden war gut.
Darüber hinaus bieten SydroDIAMOND® kohlenstoffbeschichtete Bipolarplatten aufgrund der kostengünstigen Verarbeitung von Kohlenstoffmaterialien und der kontinuierlichen Linienproduktion offensichtliche Kostenvorteile. Nach der technologischen Iteration weist die neueste Generation von Beschichtungen bei gleichzeitiger Sicherstellung der Leistung eine bessere Leistung und niedrigere Massenproduktionskosten auf, was zu einer weiteren Kostensenkung und Effizienzsteigerung führt.
4. Vorstellung des Unternehmens
Star Hydrogen (Shanghai) Technology Co., Ltd. (im Folgenden „Star Hydrogen“ genannt) ist ein Joint Venture, das von NANOFILM TECHNOLOGIES INTERNATIONALLIMITED, Asiens führendem Anbieter von hochtechnologischen und fortschrittlichen Materiallösungen, und Temasek EMASEK HOLDINGS gegründet wurde. Star Hydrogen Star Hydrogen Source entwickelt und produziert Komponenten, Produkte und Systeme für Brennstoffzellen und Elektrolyseure und bringt innovative Technologien auf den Markt, um die Transformation grüner Energie zu erreichen. Star Hydrogen Source hat seinen Hauptsitz in Singapur und verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Wasserstoffenergietechnologie. Star Hydrogen Source arbeitet auch mit führenden Universitäten Singapurs zusammen, um die neueste Technologie durch unsere Produkte zu kommerzialisieren. Die Beschichtungsausrüstung sowie die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Star Hydrogen Source befinden sich in unserem Werk in Shanghai und verfügen über ein unabhängiges Zentrum für Entwicklungstests und Technologieverifizierung für Materialien zur Wasserstoffenergie Schlüsselteile mit einer Gesamtfabrikfläche von 5000 Quadratmetern und derzeit mehr als 100 Mitarbeitern.