Τι είναι η επίστρωση ηλεκτροδίων μεμβράνης υπερήχων;
Οι κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων, ως καθαρές εκπομπές, αποδοτικές και{0}}πηγές ισχύος λειτουργίας σε χαμηλή θερμοκρασία, έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή για κινητές και σταθερές εφαρμογές. Στο σχεδιασμό του PEMFC, το συγκρότημα ηλεκτροδίων μεμβράνης (MEA) είναι ένα σημαντικό συστατικό που αποτελείται από μεμβράνη, ηλεκτρόδιο, στρώμα διάχυσης αερίου (GDLS) και παρέμβυσμα. Η τεχνολογία συναρμολόγησης ηλεκτροδίων μεμβράνης έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση και την ανθεκτικότητα των κυψελών καυσίμου της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων. Η πιο κοινή μέθοδος κατασκευής ΜΕΑ βασίζεται στην παραγωγή καταλυτικών επικαλύψεων (CCMS) ή ηλεκτροδίων διάχυσης αερίου (GDES). Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής, τα στρώματα ανόδου και καθόδου εφαρμόζονται στη μεμβράνη μέσω άμεσης επικάλυψης ή μεταφοράς σήμανσης.
Η βασική αρχή της μεθόδου παρασκευής ηλεκτροδίων μεμβράνης είναι η φόρτωση του πολτού καταλύτη στην επιφάνεια της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων ή του στρώματος διάχυσης αερίου και στη συνέχεια η ελασματοποίηση της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων, του καταλυτικού στρώματος, του πλαισίου και του στρώματος διάχυσης αερίου μαζί με θερμή πίεση ή σύνδεση για να ολοκληρωθεί η προετοιμασία του ηλεκτροδίου μεμβράνης. Επί του παρόντος, οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη φόρτωση πολτού καταλύτη περιλαμβάνουν ψεκασμό με υπερήχους, ηλεκτρικό ψεκασμό, μεταξοτυπία, εκτύπωση μεταφοράς, βούρτσισμα, ψεκασμό, ηλεκτροχημική εναπόθεση και άμεση επίστρωση.
Το σύστημα επίστρωσης υπερήχων μπορεί να παράγει εξαιρετικά ανθεκτικά και ομοιόμορφα επιστρώματα μελανιού καταλύτη με βάση τον άνθρακα κατά τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης κυψελών καυσίμου και ηλεκτρολυτών με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM), όπως το Nafion, χωρίς να προκαλεί παραμόρφωση της μεμβράνης. Στις κυψέλες καυσίμου PEM GDL, κατά την εναπόθεση ομοιογενών επικαλύψεων καταλύτη σε ηλεκτρόδια, διάφορες μεμβράνες ηλεκτρολυτών και κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείται ένα εναιώρημα ψεκασμού που περιέχει μελάνι μαύρου άνθρακα, συνδετικό πολυτετραφθοροαιθυλενίου, κεραμικό εναιώρημα, πλατίνα και άλλα πολύτιμα μέταλλα. Άλλα κράματα μετάλλων, συμπεριλαμβανομένων εναιωρημάτων οξειδίου μετάλλου σε επιστρώσεις καταλύτη κυψελών καυσίμου από πλατίνα, νικέλιο, ιρίδιο και ρουθήνιο, μπορούν επίσης να κατασκευαστούν μέσω ψεκασμού υπερήχων για την παραγωγή κυψελών καυσίμου PEM, ηλεκτρολυτών πολυμερούς μεμβράνης ηλεκτρολύτη (PEM), DMFC (άμεσου φορτίου κυψέλες καυσίμου μεθανόλης) και κυψελών καυσίμου υψηλού φορτίου μεθανόλης. αποτελεσματικότητα.
Πλεονεκτήματα της επικάλυψης ηλεκτροδίων μεμβράνης υπερήχων:
Το ηλεκτρόδιο μεμβράνης που παρασκευάζεται με τη μέθοδο ψεκασμού υπερήχων έχει υψηλό αυτοματισμό, υψηλή απόδοση, χαμηλό κόστος κατασκευής και μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις της ποσοτικής παραγωγής. Ο ρυθμός χρήσης της πλατίνας στη μεμβράνη που ψεκάζεται με υπερήχους μπορεί να φτάσει περίπου το 90%, μειώνοντας την κατανάλωση υλικού και εξοικονομώντας έτσι τη χρήση ακριβού μελανιού καταλύτη. Μετά από χρόνια πειραματικής έρευνας στα υπερηχητικά κύματα, αναπτύχθηκε εξοπλισμός ψεκασμού υπερήχων για την προετοιμασία ηλεκτροδίων μεμβράνης μέσω ψεκασμού υπερήχων.
