Kalvoelektrodikokoonpano (MES) on protoninvaihtokalvojen (POM) tai anioninvaihtokalvojen (AOM), katalyytin ja litteän elektrodin koottu paketti . Käytetään polttokennoissa ja elektrolysaattoreissa. [1] [2]
POM on kahden elektrodin välissä, joihin katalyytti on upotettu. Elektrodit (anodi ja katodi vastaavasti) on eristetty sähköisesti toisistaan protoninvaihtokalvolla. POM on tyypillisesti protoneja läpäisevä sähköinen eristävä este, joka on valmistettu perfluorisulfonihappopolymeeristä (PFSA). (Hiilivetyvaihtoehtoja kehitetään parhaillaan, ja niiden odotetaan korvaavan PFSK:n). Tämä este sallii protonien kulkea anodilta katodille kalvon poikki, mutta pakottaa elektronit seuraamaan johtavaa reittiä katodille. Elektrodit painetaan POM:ia vasten kuumapuristamalla. Yleisesti käytettyjä materiaaleja näissä elektrodeissa ovat hiilikangas tai hiilikuitupaperi. [3] NuVant valmistaa ELAT-nimistä hiilikudosta, joka maksimoi kaasun kuljetuksen POM:iin ja myös siirtää vesihöyryn pois kalvosta . Jalometallikatalyytin lisääminen ELAT:iin mahdollistaa tämän hiilikankaan toimimisen myös elektrodina. AOM:n valmistukseen on muitakin tekniikoita. Platina on yksi yleisimmin käytetyistä katalyyteistä, mutta myös muita platinaryhmän metalleja käytetään. Ruteenia ja platinaa käytetään usein yhdessä, jos sähkökemiallisen reaktion tuote on hiilimonoksidi (CO), koska CO saastuttaa POM:n ja vaikuttaa polttokennon tehokkuuteen. Näiden ja vastaavien materiaalien korkeista kustannuksista johtuen tutkimukset ovat käynnissä halvempia materiaaleja käyttävien katalyyttien kehittämiseksi, koska korkeat kustannukset ovat edelleen esteenä polttokennoteknologian laajalle taloudelliselle hyväksynnälle. Nykyinen käyttöikä on 7300 tuntia syklisissä olosuhteissa, samalla kun platinaryhmän metallin kuormitus pienenee arvoon 0,2 mg/ cm2 . [neljä]
Tällä hetkellä useimmat MEA-yritykset ovat erikoistuneet yksinomaan suurten volyymien tuotantoon, kuten WL Gore & Associates, Johnson Matthey, 3M, WUTenergy ja Ion Power. On kuitenkin monia yrityksiä, jotka valmistavat yksittäisiä tai pieniä määriä MEA:ta, jotka mahdollistavat myös eri muotojen, katalyyttien tai kalvojen arvioinnin, mukaan lukien FuelCellStore, FuelCellsEtc, HIAT gGmbH, Ion Power ja monet muut.