MEA 通常夹在两个由烧结钛颗粒制成的多孔电流集流元件(电流收集器)之间。【多孔元件起到了电流收集和气体溢出的作用,在电解过程中,电流在电气回路传输电子,在电解池回路部为离子的传导过程(这里的离子为质子)。电解过程中产生的气体需要尽快地从反应界面中脱离,就要有相应的结构来实现气体的快速脱落。】两个具有空心沟槽(通道)的双极板用于向电池传输电流,并将相邻的两个电池隔开。通道用于将水输送到阳极,并收集每个电池槽中的液气混合物。电流收集器和电催化层之间的接触点至关重要【这个电的接触,影响着接触电阻的大小。接触电阻大,会导致在接触点的电压降较大,电解能耗高】;接触点之间的平均距离必须足够小(通常为几微米),以便在接口处获得良好的电流线分布。【接触电阻直接影响了电解能耗,较低的接触电阻需要有足够小的间距,但间距太小,可能导致MEA催化剂被挤压破坏。这是一个科学的工程设计和精密的机械制造和加工的产业问题。】端板与外部直流电源相连。电池的密封需要机械软密封垫。水电解制氢设备
我们面临的挑战是如何优化电池设计,使得:
(i) 非 MEA 电池组件(双极板和电流分配器)的电子电阻尽可能低,以便外部施加的电池电压仅用于克服 MEA 电阻;
(ii) 可以最小的压降将液态水泵入阳极室 ;
(iii) 液态水可以通过孔隙均匀地转移到阳极,同时让气态氧从阳极逆时针流向阳极双极板。在阴极区,情况较为简单,因为液态水(电渗阻力)和气态氢都是从阴极到阴极双极板的线性流动。所有这些限制条件主要通过控制电流分布器的孔隙结构来实现,这必须考虑到最大电流密度(气体产生率)和额定工作压力(气泡直径随压力变化)。高纯氢气发生器