Mea建設における実験室用プレス機の機能は何ですか？過酸化水素合成性能の最適化

膜電極接合体（MEA）の構築における実験室用ホットプレスの主な機能は、触媒層、ガス拡散層、およびプロトン交換膜を物理的に接合して、統一された高性能コンポーネントを形成することです。

特定の高圧（例：40 MPa）および制御された熱（例：90 °C）を印加することにより、機械は層間の微細な隙間をなくします。これにより、過酸化水素の電気化学的合成に必要な重要な電気的およびイオン的経路が作成されます。

コアバリュー ホットプレスは単に層を貼り合わせるだけでなく、界面をエンジニアリングします。接触抵抗を大幅に低減し、効率的な反応物輸送チャネルを作成することにより、プレスは緩い材料を、高効率のH2O2生産が可能な安定したリアクターに変えます。

MEA製造のメカニズム

MEAの性能は、電子とイオンが層間をどれだけうまく移動できるかによってしばしば制限されます。

プレスは、触媒層を膜に圧縮するために大きな力を加えます。これにより、電子が移動しなければならない距離が最小限に抑えられ、オーム抵抗が劇的に低減されます。

圧力により、触媒材料がポリマー膜にわずかに埋め込まれます。これにより、イオン伝導のための連続的な経路が確立され、これは電気分解プロセスが機能するために不可欠です。

過酸化水素合成が発生するためには、水と酸素が触媒層内の「活性サイト」に到達する必要があります。

圧縮により、ガス拡散層（GDL）の細孔が正しく整列されます。これにより、反応物が触媒に効率的に輸送されると同時に、生成物（H2O2）が閉じ込められることなく抽出できるようになります。

緩く組み立てられたMEAは、時間の経過とともに性能が低下します。ホットプレスは、合成反応中に一貫した性能を維持する機械的に安定した構造を作成します。

過度の圧力を加えると、ガス拡散層の多孔質構造が破壊される可能性があります。これらの細孔が崩壊すると、水と酸素が活性サイトに到達できなくなり、反応を抑制する物質輸送の閉塞を引き起こします。

圧力が不十分または熱が不十分な場合、接着が弱く（剥離）なります。これにより、高い接触抵抗が生じ、電圧損失や局所的な過熱が発生し、膜に恒久的な損傷を与える可能性があります。

特定のパラメータ（温度と圧力）は普遍的ではありません。あるプロセスでは40 MPaで90 °Cが必要な場合でも、別のプロセスでは低圧で130 °Cが必要な場合があります。プレスは、使用されるポリマーと触媒の特定の熱特性に一致するように精密な制御を提供する必要があります。

MEA組み立てプロセスの有効性を最大化するために、特定の優先順位を検討してください。

最終的に、実験室用プレスは、生の化学的ポテンシャルを実現された電気化学的性能に変換するツールです。

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Haiyuan Zou, Lele Duan. Steering acidic oxygen reduction selectivity of single-atom catalysts through the second sphere effect. DOI: 10.1038/s41467-024-55116-x

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .