在研究级AEM电解水电堆中，使用特定的催化剂和流道设计可以显著影响电堆的性能和效率。Fueiceel®研究级膜电极碱性电堆（蛇形流道）使用专门设计的蛇形流道，阳极使用非贵金属Accelerate® NiFeOx催化剂（或雷尼镍、纳米镍）和阴极使用Accelerate® FeCoNi催化剂（或雷尼镍、NiFeOx），大大降低了电堆的成本。

配置详解：

1. Fueiceel®蛇形流道设计：

• 结构：蛇形流道是指流道呈蛇形弯曲，通常设计在双极板上。这样的设计能够均匀地分布电解液，确保电解过程中水的供给充分且反应产物（如气泡）能够有效排出。
• 优点：
  • 均匀分布：改善电解液和气体在电堆内的流动分布，减少局部干涸或浓度不均的现象。
  • 提高效率：增加反应面积，提高传质效率，从而提高电堆的整体性能。
  • 热管理：帮助均匀散热，降低电堆内的温度梯度。

2. 阳极催化剂：Accelerate® NiFeOx：

• 材料：NiFeOx（镍铁氧化物）是一种常用的非贵金属催化剂，具有良好的氧气析出反应（OER）活性。Ni和Fe的组合有助于提升催化性能，并保持较低的成本。
• 作用：在电解过程中，阳极侧的NiFeOx催化剂加速水分子的分解，促进氧气的生成。这种催化剂具有良好的电化学稳定性和高催化活性，适合长时间运行的电解水电堆。
• 优势：
  • 高催化活性：在碱性条件下，NiFeOx表现出卓越的OER性能。
  • 成本效益：作为非贵金属催化剂，成本较低，适合大规模应用。

3. 阴极催化剂：Accelerate® FeCoNi：

• 材料：FeCoNi（三元合金）是一种高效的氢气析出反应（HER）催化剂。铁（Fe）、钴（Co）和镍（Ni）的组合能够显著提高催化活性，且具有良好的耐久性。
• 作用：在阴极侧，FeCoNi催化剂促进水分子接受电子生成氢气。Fe、Co、Ni的协同作用使其在碱性环境下表现出优异的HER性能。
• 优势：
  • 增强的HER性能：FeCoNi合金在碱性电解质中具有较低的过电位，提升了电解水的效率。
  • 耐腐蚀性：适用于长期电解操作，具有良好的耐腐蚀性。

应用与研究方向：

• 性能优化：这种配置在电解水过程中能够提供高效的氧气和氢气生成，适合用于研究如何进一步优化电解效率和降低能耗。
• 材料研究：研究人员可以通过调整催化剂成分或流道设计，探索不同条件下的电堆性能变化，寻找更优的材料组合。
• 寿命测试：由于采用了耐腐蚀的非贵金属催化剂，该电堆适合进行长时间稳定性测试，评估其在实际应用中的可行性。

这种电堆配置在研究新能源、特别是氢能领域中具有重要的实验价值，有助于推动更加高效、经济的电解水技术的发展。