Застосування обладнання для ультразвукового розпилення в напиленні плівкових електродів акумуляторів

Ультразвук високої-частоти 120 кГц є кращим процесом для над-надтонких шарів каталізатора з ультра-низьким вмістом платини у водневих паливних елементах PEM. Розмір крапель становить 15–25 мкм, без кавових кілець, а коефіцієнт використання платини становить ≥95%, що дозволяє точно створювати мембранні електроди з високим ECSA, тривалим терміном служби та низьким навантаженням.

I. Структура мембранного електрода та метод напилення

Три{0}}ядро MEA

Протонообмінна мембрана (Nafion 211/212) → Катод Pt/C Шар каталізатора CL → Анод IrO₂/RuO₂ Шар каталізатора → Шар газодифузії GDL

Два основні шляхи обприскування

1. Пряме розпилення CCM (Mainstream):Суспензія каталізатора розпилюється безпосередньо на протонообмінну мембрану, а потім гаряче-пресується на шар GDL.

Переваги: ​​надзвичайно низький міжфазний опір, оптимальний три{0}}фазний інтерфейс, підходить для масового виробництва ультра-платини.

2. Розпилювальний дифузійний шар GDE:Розпилення копіювального паперу/вуглецевої тканини, а потім склеювання протонообмінної мембрани.

Переваги: ​​Мембрана менш схильна до пошкоджень, підходить для-масового виробництва на великих площах.

II. Формула катодної пасти Pt/C (спеціально 120 кГц)

* Співвідношення: Pt/C : нафіон=2 : 1

* Вміст твердої речовини: 8–12 мас.% (золотий діапазон)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 сП, щоб запобігти засміченню сопла

* Розчинник: етанол + суміш деіонізованої води, дисперговані ультразвуком протягом 30 хв + багато-ступенева фільтрація

* Протипоказання: Твердий вміст<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% надзвичайно легко спричиняє засмічення сопла та погіршення пористості

IСтандартні параметри процесу MEA II. 120kHz

* Ультразвукова частота: 120 кГц

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60 Вт суворо заборонено, оскільки це пошкодить протонообмінну мембрану)

* Швидкість потоку суспензії: 0,05–0,3 мл/хв (для надтонких шарів з ультра-платиновим вмістом)

* Відстань сопла: 50–80 мм

* Швидкість сканування: 8–20 мм/с, змієподібний зворотно-поступальний поперечний шлях

* Газ-носій (N₂): 0,02–0,04 МПа, формування під низьким-тиском для запобігання пошкодженню мембрани

* Нагрівання основи: 50–70 градусів, швидке висихання, перешкоджає міграції та агломерації платини

* Цільове навантаження платиною: 0,05–0,2 мг/см², однорідність CV<3%