Primjena opreme za raspršivanje ultrazvučnog raspršivanja u prskanju baterijskog filma elektrodama

120kHz visoke-ultrazvuk je preferirani proces za ultra-tanke, ultra-niske slojeve platine katalizatora u PEM vodoničnim gorivnim ćelijama. Kapljice su veličine 15–25 μm, bez prstenova za kafu, a stopa iskorištenja platine je ≥95%, što može precizno stvoriti membranske elektrode s visokim ECSA, dugim vijekom trajanja i malim opterećenjem.

I. Struktura membranske elektrode i metoda prskanja

MEA tri{0}}slojna jezgra

Protonska izmjenjivačka membrana (Nafion 211/212) → Katodni Pt/C sloj katalizatora CL → Anoda IrO₂/RuO₂ katalizatorski sloj → GDL plinski difuzijski sloj

Dva glavna načina prskanja

1. CCM direktno prskanje (mainstream):Katalizator se direktno raspršuje na membranu za izmjenu protona, a zatim se vruće-preša na GDL sloj.

Prednosti: Izuzetno niska međufazna otpornost, optimalno trofazno sučelje, pogodno za ultra-masovnu proizvodnju niske platine.

2. GDE raspršujući difuzijski sloj:Prskanje karbonskog papira/karbonske tkanine, zatim vezivanje membrane za izmjenu protona.

Prednosti: Membrana je manje sklona oštećenjima, pogodna za masovnu proizvodnju-velikih površina.

II. Formulacija Pt/C katodne paste (120kHz namjenski)

* Omjer: Pt/C : Nafion vezivo=2 : 1

* Sadržaj čvrste materije: 8-12 tež.% (zlatni raspon)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP za sprečavanje začepljenja mlaznica

* Rastvarač: mješavina etanola + deionizirane vode, ultrazvučno dispergirana 30 min + višestepena filtracija

* Kontraindikacije: Čvrsti sadržaj<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% izuzetno lako uzrokuje začepljenje mlaznica i pogoršanje poroznosti

III. 120kHz MEA standardni procesni parametri

* Ultrazvučna frekvencija: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W strogo zabranjeno jer će oštetiti membranu za izmjenu protona)

* Brzina protoka kaše: 0,05–0,3 mL/min (za ultra- ultra tanke slojeve niske platine)

* Udaljenost mlaznica: 50–80 mm

* Brzina skeniranja: 8–20 mm/s, serpentinasta klipna poprečna putanja

* Plin nosač (N₂): 0,02–0,04 MPa, nisko-oblikovanje pod pritiskom radi sprječavanja oštećenja membrane

* Zagrijavanje podloge: 50-70 stepeni, brzo sušenje, inhibiranje migracije i aglomeracije platine

* Ciljano Platinum Opterećenje: 0,05–0,2 mg/cm², CV ujednačenost<3%