Aplicarea echipamentelor de pulverizare cu atomizare cu ultrasunete în pulverizarea cu electrozi cu film de baterie

Ultrasunetele de înaltă-frecvență de 120 kHz sunt procesul preferat pentru straturile de catalizator cu platină ultra{-subțiri, ultra-scăzute în pilele de combustibil cu hidrogen PEM. Picăturile sunt de 15–25μm, fără inele de cafea, iar rata de utilizare a platinei este ≥95%, ceea ce poate crea cu precizie electrozi cu membrană cu ECSA ridicat, viață lungă și încărcare scăzută.

I. Structura electrodului cu membrană și metoda de pulverizare

Miez MEA cu trei-straturi

Membrană de schimb de protoni (Nafion 211/212) → Catod Pt/C Strat de catalizator CL → Anod IrO₂/RuO₂ Strat de catalizator → Strat de difuzie a gazului GDL

Două rute principale de pulverizare

1. Pulverizare directă CCM (Mainstream):Suspensia de catalizator este pulverizată direct pe membrana schimbătoare de protoni, apoi presată la cald-pe stratul GDL.

Avantaje: rezistență interfacială extrem de scăzută, interfață optimă în trei-faze, potrivită pentru producția de masă cu platină ultra-scăzută.

2. Strat de difuzie de pulverizare GDE:Pulverizarea hârtiei carbon/pânză de carbon, apoi lipirea membranei schimbătoare de protoni.

Avantaje: Membrana este mai puțin predispusă la deteriorare, potrivită pentru producția de masă în -zonă mare.

II. Formulare de pastă catodică Pt/C (120 kHz dedicat)

* Raport: Pt/C : Liant Nafion=2 : 1

* Conținut solid: 8-12% în greutate (interval de aur)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP pentru a preveni înfundarea duzei

* Solvent: amestec de etanol + apă deionizată, dispersat cu ultrasunete timp de 30 de minute + filtrare în mai multe-etape

* Contraindicații: conținut solid<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% provoacă extrem de ușor înfundarea duzei și deteriorarea porozității

III. 120kHz MEA parametri standard de proces

* Frecventa ultrasunete: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W strict interzis deoarece va deteriora membrana schimbătoare de protoni)

* Viteza de curgere a șlamului: 0,05–0,3 ml/min (pentru straturi ultrasubțiri cu platină ultra-scăzută)

* Distanța duzei: 50–80 mm

* Viteza de scanare: 8–20 mm/s, cale transversală alternativă serpentină

* Gaz purtător (N₂): 0,02–0,04 MPa, modelare la presiune joasă-pentru a preveni deteriorarea membranei

* Încălzirea substratului: 50-70 de grade, uscare rapidă, inhibă migrarea și aglomerarea platinei

* Încărcare țintă cu platină: 0,05–0,2 mg/cm², uniformitate CV<3%