Elettrodo catodico per celle a combustibile PEM ad alta temperatura Celtec

Celtec

Elettrodo catodico per celle a combustibile PEM ad alta temperatura:

BASF offre un elettrodo catodico all’avanguardia per celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura (HT-PEM) e altre applicazioni correlate. Questo prodotto, noto nel settore delle celle a combustibile anche come catodo Celteh P1100W, utilizza un tessuto di carbonio con uno strato microporoso come strato di diffusione del gas.  È in grado di funzionare in un intervallo di temperatura compreso tra 120 e 180 °C e può essere utilizzato come elettrodo catodico (o elettrodo di reazione di riduzione dell’ossigeno) per applicazioni con celle a combustibile HT-PEM. Questa tecnologia di elettrodi catodici ad alte prestazioni consente la realizzazione di sistemi di celle a combustibile PEM ad alta temperatura

Sistemi a celle a combustibile PEM basati su membrana PBI

sistemi a celle a combustibile basati su membrane in copolimero PBI

e altre celle a combustibile PEM ad alta temperatura a dimostrare prestazioni elettrochimiche eccezionali e una lunga durata operativa.

Questo elettrodo catodico Celtec P1100W ha dimensioni di 23,2 cm × 27,8 cm ed è venduto sotto forma di fogli di elettrodo confezionati singolarmente.  Il catalizzatore catodico si basa su una composizione di lega di platino proprietaria di BASF (nota anche come lega Pt) con un supporto in carbonio speciale; il carico di platino metallico per questo elettrodo catodico è di circa ~0,70 mg/cm².

Per qualsiasi altro elettrodo catodico su misura o personalizzato per celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura (HT-PEMFC)

vi preghiamo di contattarci all’indirizzo atsales@fuelcellstore.com.

Prestazioni delle celle a combustibile delle MEA Celtec®-P con elettrodi catodici Celtec:

Di seguito sono riportate le prestazioni delle celle a combustibile basate sui reagenti idrogeno/aria e reformato/aria delle MEA Celtec®-P.

Tolleranza al CO delle MEA Celtec®-P con elettrodi catodici Celtec:

Uno dei principali vantaggi della tecnologia delle celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura è la capacità di consumare il flusso di idrogeno reformato

; è quindi essenziale che le MEA utilizzate in tali dispositivi elettrochimici presentino un’eccellente tolleranza al monossido di carbonio. Durante la reazione di reforming

viene generata una piccola quantità di monossido di carbonio nel flusso di combustibile in uscita dal letto catalitico di reforming

e la presenza di monossido di carbonio può influire sulle prestazioni complessive della cella a combustibile. Le MEA Celtec®-P di BASF utilizzano catalizzatori anodici e catodici proprietari per consentire alle MEA Celtec®-P di tollerare livelli elevati di monossido di carbonio rispetto alle altre MEA commerciali per PEMFC ad alta temperatura.  Il grafico seguente fornisce un esempio di curva di prestazione per le MEA Celtec®-P a diverse concentrazioni di CO in funzione della temperatura.

Prestazioni robuste nei confronti delle variazioni di umidità per le MEA Celtec®-P con elettrodi catodici Celtec:

I dispositivi PEMFC ad alta temperatura convenzionali utilizzano solitamente una membrana in polibenzimidazolo (PBI) o un copolimero di PBI drogato con acido fosforico dopo la produzione della membrana.  Tale attivazione della membrana e il contenimento dell’acido liquido al suo interno provocano il fenomeno della lisciviazione dell’acido. Le celle a combustibile PEM generano acqua come principale sottoprodotto sul lato catodico e la presenza di acqua aggrava ulteriormente il fenomeno della lisciviazione dell’acido con la membrana PBI convenzionale.  Le MEA Celtec®-P utilizzano una forma avanzata di membrana PBI in cui il monomero tetraamminico e il monomero dicarbossilico, entrambi di proprietà esclusiva, vengono prima fatti reagire tramite una reazione di policondensazione in acido fosforico; successivamente, viene eseguita una fase di colata in soluzione e idrolisi per ottenere la membrana Celtec®-P.  Questo protocollo di sintesi sol-gel consente alla membrana PBI di assumere una morfologia innovativa, in cui l’acido fosforico è trattenuto all’interno della membrana in modo più efficace e si riscontrano minori problemi di lisciviazione dell’acido rispetto alle membrane PBI convenzionali. I risultati dei test di laboratorio hanno dimostrato che con le MEA Celtec®-P e le membrane Celtec®-P è possibile raggiungere facilmente una durata operativa superiore a 20

000 ore possono essere facilmente raggiunte con le MEA Celtec®-P e le membrane Celtec®-P. Il grafico seguente illustra le solide prestazioni delle MEA Celtec®-P in diverse condizioni di umidità.

Ai clienti che hanno acquistato questo prodotto

verrà fornita separatamente (gratuitamente) una copia del «BASF Fuel Cell Handbook» in formato elettronico, ad esempio come file PDF.

Letteratura scientifica relativa agli elettrodi Celtec:

Un articolo di Michael G. Waller et al. intitolato “Prestazioni dei materiali per celle a combustibile PEM ad alta temperatura. Parte 1: Effetti della temperatura

pressione e della diluizione dell’anodo» illustra l’impiego degli elettrodi Celtec in un ambiente PEMFC ad alta temperatura, in un intervallo compreso tra 160 e 200 °C

da 101 a 200 kPa

e concentrazioni di H₂ comprese tra il 30% e il 100%.

Un articolo di Thomas J. Schmidt intitolato «Durabilità e degrado nelle celle a combustibile a elettrolita polimerico ad alta temperatura» illustra l’impiego di MEA Celtec con elettrodi Celtec per 18.000 ore di funzionamento in un ambiente PEMFC ad alta temperatura, con tassi di degrado della tensione molto bassi.

Un articolo di Thomas J. Schmidt intitolato “Celle a combustibile a elettrolita polimerico ad alta temperatura: approfondimenti sulla durabilità” indaga i meccanismi di degrado durante il funzionamento con avvio/arresto e offre una migliore comprensione degli effetti della corrosione nelle MEA ad alta temperatura utilizzando MEA Celtec con elettrodi Celtec.

Un articolo di David Aili et al. intitolato “Celle a combustibile a membrana elettrolitica polimerica ad alta temperatura a base di polibenzimidazolo: nuove intuizioni e progressi recenti” illustra lo stato attuale della ricerca sulle celle a combustibile PEM ad alta temperatura

riassume le prestazioni elettrochimiche delle MEA Celtec con elettrodi Celtec e dei prodotti di altri fornitori.

Un articolo di D. C. Seel et al. intitolato “Membrane ad alta temperatura a base di polibenzimidazolo” illustra i metodi di sintesi del PBI

le fasi di colata e drogaggio delle membrane

la resistenza meccanica e la stabilità dei polibenzimidazoli

altre membrane autoportanti e composite rilevanti per le applicazioni delle celle a combustibile PEM ad alta temperatura

la conduttività di queste membrane

i catalizzatori

elettrodi

e gruppi elettrodi a membrana (MEA), compresi i MEA Celtec con elettrodi Celtec

e, infine, riassume la durata e le prestazioni elettrochimiche dei MEA/elettrodi commerciali di vari fornitori.

Un articolo di F. J. Pinar et al. intitolato "Effect of Compression Cycling on Polybenzimidazole-based High-Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells" (Effetto dei cicli di compressione sulle celle a combustibile a membrana elettrolitica polimerica ad alta temperatura a base di polibenzimidazolo) tratta dei cicli di compressione delle MEA Celtec con elettrodi Celtec.

Un articolo di Vladimir Gurau ed Emory S. De Castro intitolato “Produzione ad alta velocità

a basso costo di elettrodi a diffusione di gas per assemblaggi membrana-elettrodo" tratta della produzione automatizzata ad alta velocità e a basso costo degli elettrodi Celtec e fornisce approfondimenti su come il metodo di produzione possa influire sulle prestazioni elettrochimiche finali degli elettrodi.

Un articolo di Vladimir Gurau ed Emory S. De Castro intitolato “Predizione della variazione delle prestazioni causata dalle tolleranze di produzione e dai difetti negli elettrodi a diffusione di gas delle celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura a base di acido fosforico (PA) – a base di polibenzimidazolo (PBI) per celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura" tratta della previsione delle variazioni di prestazione causate dalla produzione automatizzata di MEA Celtec con elettrodi Celtec.

Un progetto di ricerca condotto dalla società Fluid Cell intitolato “Stato dell’arte delle celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM) per applicazioni stazionarie” presenta le prestazioni elettrochimiche delle MEA Celtec con elettrodi Celtec per applicazioni stazionarie.

Un articolo di Arvind Kannan et al. intitolato “Test a lungo termine dei cicli di avvio-arresto su uno stack di celle a combustibile PEM ad alta temperatura” illustra i test di prestazione a lungo termine con frequenti cicli di avvio-arresto e anche in funzionamento ininterrotto per le MEA Celtec con elettrodi Celtec.

Un articolo di Thomas J. Schmidt e Jochen Baurmeister intitolato “Proprietà delle MEA Celtec®-P 1000 per celle a combustibile PEFC ad alta temperatura in modalità operativa start/stop” analizza le prestazioni elettrochimiche delle MEA Celtec con elettrodi Celtec per 6000 ore con cicli di avvio/arresto.

È da prevedere un tempo di consegna tipico di 1-2 settimane.

Proprietà del catalizzatore

Tipo di catalizzatore

Lega di platino su supporto in carbonio speciale

Carico

~0,70 mg/cm² per il platino metallico

Proprietà dello strato di diffusione del gas

Tipo di materiale

Tessuto in fibra di carbonio