Що таке покриття ультразвукового мембранного електрода?
Паливні елементи з протонообмінною мембраною, як чисті викиди, ефективне та низько{0}}температурне робоче джерело живлення, привернули велику увагу для мобільних і стаціонарних застосувань. У конструкції PEMFC мембранний електродний вузол (MEA) є важливим компонентом, що складається з мембрани, електрода, газодифузійного шару (GDLS) і прокладки. Технологія складання мембранних електродів має значний вплив на продуктивність і довговічність паливних елементів з протонообмінною мембраною. Найпоширеніший метод виробництва MEA заснований на виробництві каталітичних покриттів (CCMS) або газодифузійних електродів (GDES). Під час виробничого процесу анодний і катодний шари наносяться на мембрану шляхом прямого нанесення покриття або перенесення маркування.
Основним принципом методу підготовки мембранного електрода є завантаження суспензії каталізатора на поверхню протонообмінної мембрани або газодифузійного шару, а потім ламінування протонообмінної мембрани, каталітичного шару, каркаса та газодифузійного шару разом шляхом гарячого пресування або з’єднання для завершення підготовки мембранного електрода. В даний час методи, що використовуються для завантаження суспензії каталізатора, включають ультразвукове розпилення, електричне розпилення, трафаретний друк, трансферний друк, нанесення пензлем, напилення, електрохімічне осадження та пряме нанесення покриття.
Ультразвукова система нанесення покриття може створювати високоміцні та однорідні покриття каталітичних чорнил на основі вуглецю під час процесу електролізу паливних елементів і електролізерів з протонообмінною мембраною (PEM), таких як Nafion, не викликаючи деформації мембрани. У паливних елементах PEM GDL при нанесенні однорідних покриттів каталізатора на електроди, різні електролітні мембрани та твердооксидні паливні елементи необхідно використовувати суспензію для розпилення, що містить чорнило сажі, політетрафторетиленовий сполучний, керамічний шлам, платину та інші дорогоцінні метали. Інші металеві сплави, включаючи суспензії оксидів металів у покриттях каталізатора паливних елементів з платини, нікелю, іридію та рутенію, також можна виготовляти за допомогою ультразвукового розпилення для виробництва паливних елементів PEM, електролітів з полімерною електролітною мембраною (PEM), DMFC (паливні елементи з прямим метанолом) і SOFC (твердооксидні паливні елементи), що призводить до високого навантаження та високої ефективності елементів.
Переваги покриття ультразвукового мембранного електрода:
Мембранний електрод, виготовлений методом ультразвукового напилення, має високу автоматизацію, високу ефективність, низьку вартість виробництва та може відповідати вимогам кількісного виробництва. Коефіцієнт використання платини в мембрані, розпиленій за допомогою ультразвуку, може досягати приблизно 90%, зменшуючи споживання матеріалу та, таким чином, заощаджуючи використання дорогих каталізаторних чорнил. Після багатьох років експериментальних досліджень ультразвукових хвиль було розроблено обладнання для ультразвукового розпилення для підготовки мембранних електродів за допомогою ультразвукового розпилення.
