יישום של ציוד ריסוס אטומיזציה על-קולית בריסוס אלקטרודות של סרט סוללה

אולטרסאונד בתדירות גבוהה של 120kHz-הוא התהליך המועדף עבור שכבות זרזים פלטינה אולטרה-דקות במיוחד-נמוכות בתאי דלק מימן PEM. הטיפות הן 15–25 מיקרומטר, ללא טבעות קפה, ושיעור ניצול הפלטינה הוא ≥95%, מה שיכול ליצור במדויק אלקטרודות ממברנות עם ECSA גבוה, חיים ארוכים ועומס נמוך.

I. מבנה אלקטרודה ממברנה ושיטת ריסוס

ליבת MEA שלוש-שכבות

קרום חילופי פרוטונים (Nafion 211/212) ← Cathode Pt/C Catalyst Layer CL ← Anode IrO₂/RuO₂ שכבת קטליזטור ← GDL שכבת פיזור גז

שני מסלולי ריסוס מיינסטרים

1. ריסוס ישיר של CCM (מיינסטרים):תמיסת זרז מרוססת ישירות על ממברנת חילופי הפרוטונים, ולאחר מכן נלחצת בחום- על שכבת ה-GDL.

יתרונות: עמידות ממשק נמוכה במיוחד, ממשק תלת-אופטימלי, מתאים לייצור המוני פלטינה נמוך במיוחד.

2. שכבת פיזור ריסוס GDE:ריסוס נייר פחמן/בד פחמן, ואז הצמדת קרום חילופי הפרוטונים.

יתרונות: ממברנה פחות מועדת לנזק, מתאימה לייצור המוני-בשטח גדול.

II. ניסוח משחת קתודה Pt/C (120kHz ייעודי)

* יחס: Pt/C : קלסר Nafion=2 : 1

* תכולת מוצק: 8-12% משקל (טווח זהוב)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP למניעת סתימת פיות

* ממס: אתנול + תערובת מים מפושטת, מפוזרת על-קולית למשך 30 דקות + סינון רב-שלבי

* התוויות נגד: תוכן מוצק<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% גורם בקלות רבה לסתימת הזרבובית ולהידרדרות הנקבוביות

III. 120kHz MEA Process Standard Parameters

* תדר אולטרסאונד: 120 קילו-הרץ

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W אסור בהחלט מכיוון שהוא יפגע בממברנת חילופי הפרוטונים)

* קצב זרימת תפוחים: 0.05-0.3 מ"ל/דקה (עבור שכבות פלטינה דקות במיוחד-נמוכות)

* מרחק זרבובית: 50–80 מ"מ

* מהירות סריקה: 8–20 מ"מ/שניה, נתיב צולב הדדי מתפתל

* גז נשא (N₂): 0.02–0.04 MPa, עיצוב בלחץ נמוך- כדי למנוע נזק לממברנה

* חימום מצע: 50-70 מעלות, ייבוש מהיר, עיכוב נדידת פלטינה וצבירה

* טעינת פלטינה יעד: 0.05–0.2 מ"ג/סמ"ר, אחידות CV<3%