Uporaba opreme za ultrazvočno razprševanje pri razprševanju elektrod iz filmske baterije

120kHz visoko{1}}frekvenčni ultrazvok je prednostni postopek za ultra-tanke plasti katalizatorja z ultra-nizko vsebnostjo platine v vodikovih gorivnih celicah PEM. Kapljice so velike 15–25 μm, brez kavnih obročkov, stopnja izkoristka platine pa je ≥95 %, kar lahko natančno ustvari membranske elektrode z visokim ECSA, dolgo življenjsko dobo in nizko obremenitvijo.

I. Struktura membranske elektrode in metoda pršenja

MEA Tri{0}}slojno jedro

Membrana za izmenjavo protonov (Nafion 211/212) → katodni sloj Pt/C katalizatorja CL → sloj anode IrO₂/RuO₂ katalizatorja → sloj plinske difuzije GDL

Dve glavni poti škropljenja

1. Neposredno škropljenje CCM (mainstream):Katalizatorska gošča se razprši neposredno na membrano za izmenjavo protonov, nato pa se vroče-stisne na plast GDL.

Prednosti: Izjemno nizka medfazna odpornost, optimalen tri{0}}fazni vmesnik, primeren za masovno proizvodnjo ultra-platine.

2. Razpršilni difuzijski sloj GDE:Pršenje karbonskega papirja/karbonske tkanine, nato lepljenje membrane za izmenjavo protonov.

Prednosti: Membrana je manj nagnjena k poškodbam, primerna za množično-proizvodnjo na velikih površinah.

II. Formula Pt/C katodne paste (120 kHz namensko)

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

* Vsebnost trdne snovi: 8–12 mas. % (zlato območje)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP za preprečevanje zamašitve šob

* Topilo: mešanica etanol + deionizirana voda, ultrazvočno razpršena 30 min + več-stopenjska filtracija

* Kontraindikacije: Trdna vsebina<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% izjemno zlahka povzroči zamašitev šob in poslabšanje poroznosti

III. 120kHz MEA standardni procesni parametri

* Ultrazvočna frekvenca: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60 W strogo prepovedano, ker poškoduje membrano za izmenjavo protonov)

* Hitrost pretoka gnojnice: 0,05–0,3 ml/min (za ultra- ultratanke plasti z nizko vsebnostjo platine)

* Razdalja šobe: 50–80 mm

* Hitrost skeniranja: 8–20 mm/s, serpentinasta recipročna prečna pot

* Nosilni plin (N₂): 0,02–0,04 MPa, oblikovanje nizkega-tlaka za preprečevanje poškodb membrane

* Ogrevanje substrata: 50–70 stopinj, hitro sušenje, zaviranje migracije in aglomeracije platine

* Ciljna obremenitev s platino: 0,05–0,2 mg/cm², enakomernost CV<3%