Aplikácia ultrazvukového atomizačného striekacieho zariadenia pri striekaní elektródového filmu batérie

120kHz vysokofrekvenčný{1}}ultrazvuk je preferovaný proces pre ultra-tenké, ultra-nízke platinové katalyzátorové vrstvy vo vodíkových palivových článkoch PEM. Kvapôčky sú 15–25 μm, bez kávových krúžkov, a miera využitia platiny je ≥95 %, čo dokáže presne vytvoriť membránové elektródy s vysokou ECSA, dlhou životnosťou a nízkym zaťažením.

I. Štruktúra membránovej elektródy a metóda striekania

Trojvrstvové jadro MEA-

Protónová výmenná membrána (Nafion 211/212) → Katóda Pt/C Katalyzátorová vrstva CL → Anódová IrO₂/RuO₂ Katalyzátorová vrstva → GDL plynová difúzna vrstva

Dve hlavné striekacie cesty

1. Priame striekanie CCM (hlavný prúd):Kaša katalyzátora sa priamo nastrieka na membránu na výmenu protónov a potom sa za horúca -pritlačí na vrstvu GDL.

Výhody: Extrémne nízky medzifázový odpor, optimálne troj{0}}fázové rozhranie, vhodné pre ultra-nízku masovú produkciu platiny.

2. Rozprašovacia difúzna vrstva GDE:Striekanie uhlíkového papiera/uhlíkovej tkaniny, potom prilepenie membrány na výmenu protónov.

Výhody: Membrána je menej náchylná na poškodenie, vhodná pre-veľkoplošnú hromadnú výrobu.

II. Zloženie katódovej pasty Pt/C (vyhradená 120 kHz)

* Pomer: Pt/C : Nafion spojivo=2 : 1

* Obsah pevných látok: 8–12 % hmotn. (zlatý rozsah)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP, aby sa zabránilo upchatiu trysky

* Rozpúšťadlo: zmes etanolu a deionizovanej vody, ultrazvukovo dispergované 30 minút + viacstupňová filtrácia

* Kontraindikácie: Obsah pevných látok<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% extrémne ľahko spôsobí upchatie trysky a zhoršenie pórovitosti

III. 120kHz štandardné parametre procesu MEA

* Ultrazvuková frekvencia: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W prísne zakázané, pretože poškodí membránu na výmenu protónov)

* Prietoková rýchlosť kaše: 0,05 – 0,3 ml/min (pre ultra-nízke platinové ultratenké vrstvy)

* Vzdialenosť dýzy: 50–80 mm

* Rýchlosť skenovania: 8–20 mm/s, serpentínový vratný kríž

* Nosný plyn (N₂): 0,02–0,04 MPa, nízkotlakové tvarovanie, aby sa zabránilo poškodeniu membrány

* Ohrev substrátu: 50–70 stupňov, rýchle schnutie, inhibícia migrácie a aglomerácie platiny

* Cieľové zaťaženie platiny: 0,05–0,2 mg/cm², jednotnosť CV<3%