Membranska elektroda (sklop membranske elektrode, MEA) je osrednja komponenta gorivne celice membrane za izmenjavo protonov. Sestavljen je iz treh delov: membrane za izmenjavo protonov (PEM), plasti katalizatorja (CL) in plasti za plinsko difuzijo (GDL).
Struktura MEA
Kakšna je funkcija plinsko difuzijske plasti v MEA?
Funkcija vodenja zraka in drenaže
V membranski elektrodi PEMFC igra difuzijska plast plina predvsem vlogo transporta plina in vlage ter je odgovorna za vodenje vodika in kisika v bipolarni plošči do katalitične plasti, kar zagotavlja dovolj plina za reakcijo katalitične plasti; ob istem času. Voda, ki nastane pri procesu, se prenese na bipolarno ploščo, da se prepreči kopičenje produkta v katalitičnem sloju in ovira nadaljnje napredovanje reakcije. Zato mora biti difuzijska plast porozen material z dobro zračno prepustnostjo in dobrimi drenažnimi lastnostmi.
Prevodna in podporna funkcija
Difuzijska plast mora imeti dobro elektronsko prevodnost, tako da lahko elektroni, ki nastanejo iz katalitične plasti, gladko preidejo skozi difuzijsko plast in se premaknejo na bipolarno ploščo. Poleg teh glavnih funkcij difuzijska plast zagotavlja tudi določeno nosilno trdnost za membransko elektrodo, difuzijska plast pa je najdebelejši del membranske elektrode, običajno večji od 100 μm.
Plast za difuzijo plina je v glavnem izdelana iz kovinske sintrane klobučevine (titanove klobučevine ali nikljeve klobučevine) kot surovine, s poroznostjo od 60 do 80 odstotkov. Po hidrofobni obdelavi nastanejo hidrofilni kanali in hidrofobni kanali. Hidrofilni kanali lahko pretvorijo plast katalizatorja. Voda v bipolarni plošči je vodena v bipolarno ploščo, medtem ko hidrofobni kanali zagotavljajo transportne poti za difuzijo plina.
filc iz sintranega niklja
filc iz sintranega titana
