Applicazione di apparecchiature di spruzzatura per atomizzazione ad ultrasuoni nella spruzzatura di elettrodi a pellicola di batteria

Gli ultrasuoni ad alta-frequenza da 120 kHz sono il processo preferito per gli strati catalitici di platino ultra-ultrasottili e ultra{3}}bassi nelle celle a combustibile a idrogeno PEM. Le goccioline sono di 15–25μm, senza anelli di caffè, e il tasso di utilizzo del platino è ≥95%, il che può creare con precisione elettrodi a membrana con ECSA elevato, lunga durata e basso carico.

I. Struttura dell'elettrodo a membrana e metodo di spruzzatura

Nucleo a tre-strati MEA

Membrana a scambio protonico (Nafion 211/212) → Catodo Pt/C Strato catalizzatore CL → Anodo IrO₂/RuO₂ Strato catalizzatore → GDL Strato di diffusione del gas

Due percorsi di irrorazione tradizionali

1. Spruzzatura diretta CCM (principale):L'impasto liquido del catalizzatore viene spruzzato direttamente sulla membrana a scambio protonico, quindi pressato a caldo-sullo strato GDL.

Vantaggi: resistenza interfacciale estremamente bassa, interfaccia trifase ottimale-adatta per la produzione di massa di platino ultra-bassa.

2. Strato di diffusione della spruzzatura GDE:Spruzzatura di carta carbone/tessuto carbone, quindi incollaggio della membrana a scambio protonico.

Vantaggi: la membrana è meno soggetta a danni, adatta per la produzione di massa su-grandi aree.

II. Formulazione di pasta catodica Pt/C (dedicata a 120 kHz)

* Rapporto: Pt/C: legante Nafion=2: 1

* Contenuto solido: 8–12% in peso (intervallo dorato)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP per prevenire l'intasamento degli ugelli

* Solvente: miscela di etanolo + acqua deionizzata, dispersa mediante ultrasuoni per 30 minuti + filtrazione multi-fase

*Controindicazioni: contenuto solido<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >Il 15% provoca con estrema facilità l'intasamento degli ugelli ed il deterioramento della porosità

III. 120kHz Parametri di processo standard MEA

* Frequenza ultrasonica: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60 W severamente vietati poiché danneggerebbero la membrana di scambio protonico)

* Portata dell'impasto liquido: 0,05–0,3 ml/min (per strati ultrasottili di platino ultra-basso)

* Distanza ugello: 50–80 mm

* Velocità di scansione: 8–20 mm/s, percorso trasversale alternativo a serpentina

* Gas ​​di trasporto (N₂): 0,02–0,04 MPa, modellamento a bassa-pressione per prevenire danni alla membrana

* Riscaldamento del substrato: 50–70 gradi, asciugatura rapida, inibizione della migrazione e dell'agglomerazione del platino

*Carico target di platino: 0,05–0,2 mg/cm², uniformità CV<3%