Zastosowanie ultradźwiękowego sprzętu do natryskiwania atomizacji w natryskiwaniu elektrod z folią akumulatorową

Ultradźwięki o wysokiej-częstotliwości 120 kHz to preferowany proces w przypadku ultra-cienkich warstw katalizatora o ultraniskiej-niskiej zawartości platyny w wodorowych ogniwach paliwowych PEM. Krople mają wielkość 15–25 μm, bez pierścieni kawowych, a stopień wykorzystania platyny wynosi ≥95%, co umożliwia precyzyjne tworzenie elektrod membranowych o wysokim ECSA, długiej żywotności i niskim obciążeniu.

I. Struktura elektrody membranowej i metoda natryskiwania

Trójwarstwowy rdzeń MEA-

Membrana do wymiany protonów (Nafion 211/212) → Warstwa katalizatora katodowego Pt/C CL → Warstwa katalizatora anodowego IrO₂/RuO₂ → Warstwa dyfuzyjna gazu GDL

Dwie główne drogi opryskiwania

1. Oprysk bezpośredni CCM (główny nurt):Zawiesinę katalizatora natryskuje się bezpośrednio na membranę do wymiany protonów, a następnie-prasuje na gorąco na warstwę GDL.

Zalety: wyjątkowo niska rezystancja międzyfazowa, optymalny interfejs trój-fazowy, odpowiedni do produkcji-bardzo małej masy platyny.

2. Natryskowa warstwa dyfuzyjna GDE:Natryskiwanie kalki/tkaniny węglowej, a następnie klejenie membrany do wymiany protonów.

Zalety: Membrana jest mniej podatna na uszkodzenia, nadaje się do-masowej produkcji na dużych powierzchniach.

II. Preparat pasty katodowej Pt/C (dedykowany 120 kHz)

* Stosunek: Pt/C: spoiwo nafionowe=2: 1

* Zawartość substancji stałych: 8–12% wag. (złoty zakres)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP, aby zapobiec zatykaniu dyszy

* Rozpuszczalnik: mieszanina etanolu i wody dejonizowanej, rozproszona ultradźwiękowo przez 30 minut + wieloetapowa-filtracja

*Przeciwwskazania: Zawartość stała<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% niezwykle łatwo powoduje zatykanie dysz i pogorszenie porowatości

IStandardowe parametry procesu II. 120kHz MEA

* Częstotliwość ultradźwiękowa: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60 W surowo zabronione, ponieważ spowoduje to uszkodzenie membrany wymiany protonów)

* Szybkość przepływu zawiesiny: 0,05–0,3 ml/min (dla ultracienkich warstw o ​​ultra-niskiej zawartości platyny)

* Odległość dyszy: 50–80 mm

* Prędkość skanowania: 8–20 mm/s, serpentynowy tor poprzeczny

* Gaz nośny (N₂): 0,02–0,04 MPa, kształtowanie pod niskim-ciśnieniem, aby zapobiec uszkodzeniu membrany

* Ogrzewanie podłoża: 50–70 stopni, szybkie schnięcie, hamowanie migracji i aglomeracji platyny

* Docelowe obciążenie platyną: 0,05–0,2 mg/cm², jednorodność CV<3%