Aplicação de equipamento de pulverização por atomização ultrassônica na pulverização de eletrodo de filme de bateria

O ultrassom de alta-frequência de 120 kHz é o processo preferido para camadas de catalisador de platina ultra-finas e ultra{3}}baixas em células de combustível de hidrogênio PEM. As gotas têm 15–25μm, sem anéis de café, e a taxa de utilização de platina é ≥95%, o que pode criar com precisão eletrodos de membrana com alto ECSA, longa vida e baixa carga.

I. Estrutura do eletrodo de membrana e método de pulverização

MEA três{0}}núcleo de camada

Membrana de troca de prótons (Nafion 211/212) → Camada de catalisador Pt/C do cátodo CL → Camada de catalisador de IrO₂/RuO₂ do ânodo → Camada de difusão de gás GDL

Duas rotas de pulverização convencionais

1. Pulverização Direta CCM (Principal):A pasta de catalisador é pulverizada diretamente na membrana de troca de prótons e, em seguida,-comprimida a quente na camada de GDL.

Vantagens: Resistência interfacial extremamente baixa, interface trifásica ideal, adequada para produção em massa de platina ultra-baixa.

2. Camada de difusão de pulverização GDE:Pulverizar papel carbono/pano carbono e, em seguida, colar a membrana de troca de prótons.

Vantagens: a membrana é menos propensa a danos e é adequada para produção em massa de grandes-áreas.

II. Formulação de pasta catódica Pt/C (120kHz dedicada)

* Proporção: Pt/C: ligante Nafion=2: 1

* Conteúdo sólido: 8–12% em peso (faixa dourada)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP para evitar entupimento do bico

* Solvente: mistura de etanol + água deionizada, dispersa ultrassonicamente por 30 min + filtração em vários-estágios

* Contra-indicações: Conteúdo sólido<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% causa com extrema facilidade o entupimento do bico e a deterioração da porosidade

IParâmetros de processo padrão MEA de II. 120kHz

* Frequência ultrassônica: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W estritamente proibido, pois danificará a membrana de troca de prótons)

* Taxa de fluxo de pasta: 0,05–0,3 mL/min (para camadas ultrafinas com platina ultra-baixa)

* Distância do bico: 50–80 mm

* Velocidade de digitalização: 8–20 mm/s, caminho cruzado alternativo em serpentina

* Gás de arraste (N₂): 0,02–0,04 MPa, modelagem de baixa-pressão para evitar danos à membrana

* Aquecimento do substrato: 50–70 graus, secagem rápida, inibindo a migração e aglomeração da platina

* Carga alvo de platina: 0,05–0,2 mg/cm², uniformidade CV<3%