Εφαρμογή του εξοπλισμού ψεκασμού με ψεκασμό υπερήχων σε ψεκασμό ηλεκτροδίων μεμβράνης μπαταρίας

Ο υπέρηχος υψηλής{1}}συχνότητας 120 kHz είναι η προτιμώμενη διαδικασία για εξαιρετικά-λεπτές, εξαιρετικά-στρώσεις καταλύτη χαμηλής πλατίνας σε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου PEM. Τα σταγονίδια είναι 15–25μm, χωρίς δακτυλίους καφέ και το ποσοστό χρήσης της πλατίνας είναι ≥95%, το οποίο μπορεί να δημιουργήσει με ακρίβεια ηλεκτρόδια μεμβράνης με υψηλό ECSA, μεγάλη διάρκεια ζωής και χαμηλή φόρτιση.

I. Δομή ηλεκτροδίου μεμβράνης & μέθοδος ψεκασμού

Πυρήνας τριών επιπέδων MEA

Μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (Nafion 211/212) → Καθοδικό Pt/C στρώμα καταλύτη CL → άνοδος IrO2/RuO2 στρώμα καταλύτη → στρώμα διάχυσης αερίου GDL

Δύο κύριες διαδρομές ψεκασμού

1. Άμεσος ψεκασμός CCM (Κύριο ρεύμα):Ο πολτός καταλύτη ψεκάζεται απευθείας στη μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων και στη συνέχεια πιέζεται εν θερμώ- στο στρώμα GDL.

Πλεονεκτήματα: Εξαιρετικά χαμηλή αντίσταση διεπαφής, βέλτιστη διεπαφή τριών- φάσεων, κατάλληλη για μαζική παραγωγή εξαιρετικά-χαμηλής πλατίνας.

2. Στρώμα διάχυσης ψεκασμού GDE:Ψεκασμός ανθρακονήματος/υφασμάτων άνθρακα και μετά συγκόλληση της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων.

Πλεονεκτήματα: Η μεμβράνη είναι λιγότερο επιρρεπής σε ζημιές, κατάλληλη για μαζική παραγωγή σε μεγάλη-περιοχή.

II. Σύνθεση πάστας καθόδου Pt/C (αποκλειστικά 120 kHz)

* Αναλογία: Pt/C : Nafion binder=2 : 1

* Περιεκτικότητα σε στερεά: 8–12 wt% (χρυσή περιοχή)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP για αποφυγή απόφραξης των ακροφυσίων

* Διαλύτης: Μίγμα αιθανόλης + απιονισμένου νερού, διασκορπισμένο με υπερήχους για 30 λεπτά + διήθηση πολλαπλών{3} σταδίων

* Αντενδείξεις: Στερεό περιεχόμενο<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >Το 15% προκαλεί εξαιρετικά εύκολα απόφραξη των ακροφυσίων και αλλοίωση του πορώδους

IΤυπικές παράμετροι διεργασίας II. 120kHz MEA

* Συχνότητα υπερήχων: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W απαγορεύεται αυστηρά καθώς θα βλάψει τη μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων)

* Ρυθμός ροής υδαρούς πολτού: 0,05–0,3 mL/min (για εξαιρετικά λεπτές στρώσεις με πολύ-χαμηλή πλατίνα)

* Απόσταση ακροφυσίου: 50–80 mm

* Ταχύτητα σάρωσης: 8–20 mm/s, οφιοειδής παλινδρομική διασταύρωση

* Αέριο μεταφοράς (N2): 0,02–0,04 MPa, διαμόρφωση χαμηλής-πίεσης για την αποφυγή ζημιάς στη μεμβράνη

* Θέρμανση υποστρώματος: 50–70 μοίρες, γρήγορο στέγνωμα, αναστολή της μετανάστευσης και της συσσωμάτωσης της πλατίνας

* Φόρτωση στόχου Platinum: 0,05–0,2 mg/cm², Ομοιομορφία CV<3%