Co je povlak ultrazvukové membránové elektrody?
Palivové články s membránou pro výměnu protonů jako čistý emisní, účinný a nízko{0}}provozní zdroj energie přitahují velkou pozornost pro mobilní a stacionární aplikace. Při návrhu PEMFC je montáž membránové elektrody (MEA) důležitou součástí skládající se z membrány, elektrody, vrstvy difúze plynu (GDLS) a těsnění. Technologie montáže membránové elektrody má významný vliv na výkon a životnost palivových článků s protonovou výměnnou membránou. Nejběžnější způsob výroby MEA se opírá o výrobu katalytických povlaků (CCMS) nebo plynových difúzních elektrod (GDES). Během výrobního procesu jsou anodové a katodové vrstvy naneseny na membránu prostřednictvím přímého nanášení povlaku nebo přenosu značení.
Základním principem metody přípravy membránové elektrody je nanesení kaše katalyzátoru na povrch membrány pro výměnu protonů nebo vrstvy difúze plynu a poté laminování membrány pro výměnu protonů, katalytické vrstvy, rámu a vrstvy difúze plynu dohromady lisováním za tepla nebo lepením, aby se dokončila příprava membránové elektrody. V současnosti metody používané pro plnění suspenze katalyzátoru zahrnují ultrazvukové stříkání, elektrické stříkání, sítotisk, přenosový tisk, natírání, naprašování, elektrochemické nanášení a přímé potahování.
Ultrazvukový povlakovací systém může vytvářet vysoce odolné a jednotné povlaky katalytického inkoustu na bázi uhlíku během procesu elektrolýzy palivových článků a elektrolyzérů s protonovou výměnnou membránou (PEM), jako je Nafion, aniž by došlo k deformaci membrány. V palivových článcích PEM GDL, Při nanášení homogenních povlaků katalyzátoru na elektrody, různé elektrolytové membrány a palivové články s tuhými oxidy je nutné použít sprejovou suspenzi obsahující sazí inkoust, polytetrafluorethylenové pojivo, keramickou kaši, platinu a další drahé kovy. Jiné slitiny kovů, včetně suspenzí oxidů kovů v povlakech katalyzátorů palivových článků z platiny, niklu, iridia a ruthenia, lze také vyrábět pomocí ultrazvukového stříkání za účelem výroby palivových článků PEM, elektrolytů s polymerní elektrolytovou membránou (PEM), DMFC (palivové články s přímým methanolem) a SOFC (palivové články s pevným oxidem), což vede k vysokému zatížení a vysoké účinnosti článků.
Výhody povlakování ultrazvukových membránových elektrod:
Membránová elektroda připravená metodou ultrazvukového stříkání má vysokou automatizaci, vysokou účinnost, nízké výrobní náklady a může splňovat požadavky kvantitativní výroby. Míra využití platiny v membráně stříkané ultrazvukem může dosáhnout asi 90 %, což snižuje spotřebu materiálu a tím šetří použití drahého katalytického inkoustu. Po letech experimentálního výzkumu ultrazvukových vln bylo vyvinuto ultrazvukové stříkací zařízení pro přípravu membránových elektrod pomocí ultrazvukového stříkání.
