การใช้อุปกรณ์พ่นละอองอัลตราโซนิกในการพ่นอิเล็กโทรดฟิล์มแบตเตอรี่

อัลตราซาวนด์ความถี่สูง- 120kHz เป็นกระบวนการที่ต้องการสำหรับชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมต่ำ-บางพิเศษ-ในเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน PEM หยดมีขนาด 15–25μm โดยไม่มีวงแหวนกาแฟ และอัตราการใช้แพลตตินัมอยู่ที่ ≥95% ซึ่งสามารถสร้างอิเล็กโทรดเมมเบรนที่มี ECSA สูง อายุการใช้งานยาวนาน และโหลดต่ำได้อย่างแม่นยำ

I. โครงสร้างอิเล็กโทรดเมมเบรนและวิธีการพ่น

MEA สาม-แกนเลเยอร์

เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (Nafion 211/212) → ชั้นแคโทดแคโทด Pt/C ตัวเร่งปฏิกิริยา CL → ชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาแอโนด IrO₂/RuO₂ → ชั้นการแพร่กระจายก๊าซ GDL

เส้นทางการฉีดพ่นหลักสองเส้นทาง

1. การฉีดพ่นโดยตรง CCM (กระแสหลัก):สารละลายตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกพ่นโดยตรงบนเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน จากนั้นจึงกดร้อน-บนชั้น GDL

ข้อดี: ความต้านทานต่ออินเทอร์เฟซต่ำมาก อินเทอร์เฟซสาม-ที่เหมาะสมที่สุด เหมาะสำหรับการผลิตแพลตตินัมในปริมาณต่ำเป็นพิเศษ

2. GDE พ่นชั้นการแพร่กระจาย:พ่นกระดาษคาร์บอน/ผ้าคาร์บอน แล้วติดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน

ข้อดี: เมมเบรนมีโอกาสเกิดความเสียหายน้อยกว่า เหมาะสำหรับการผลิตในพื้นที่ขนาดใหญ่-

ครั้งที่สอง สูตรวางแคโทด Pt/C (เฉพาะด้าน 120kHz)

* อัตราส่วน: Pt/C : สารยึดเกาะนาฟิออน=2 : 1

* ปริมาณของแข็ง: 8–12 wt% (ช่วงสีทอง)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP เพื่อป้องกันหัวฉีดอุดตัน

* ตัวทำละลาย: ส่วนผสมเอทานอล + น้ำปราศจากไอออน กระจายตัวด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลา 30 นาที + การกรองแบบหลายขั้นตอน-

* ข้อห้าม: มีเนื้อหาที่เป็นของแข็ง<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% ทำให้เกิดการอุดตันของหัวฉีดและการเสื่อมสภาพของรูพรุนได้ง่ายมาก

III. 120kHz พารามิเตอร์กระบวนการมาตรฐาน MEA

* ความถี่อัลตราโซนิก: 120 กิโลเฮิร์ตซ์

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>ห้ามใช้ 60W โดยเด็ดขาด เพราะจะทำให้เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนเสียหาย)

* อัตราการไหลของสารละลาย: 0.05–0.3 มล./นาที (สำหรับชั้นบางเฉียบของแพลทินัมต่ำพิเศษ-)

* ระยะหัวฉีด 50–80 มม

* ความเร็วในการสแกน: 8–20 มม./วินาที, เส้นทางตัดขวางแบบคดเคี้ยว

* Carrier Gas (N₂): 0.02–0.04 MPa, การสร้างแรงดันต่ำ-เพื่อป้องกันความเสียหายของเมมเบรน

* การทำความร้อนพื้นผิว: 50–70 องศา แห้งเร็ว ยับยั้งการอพยพของแพลตตินัมและการรวมตัวกัน

* การโหลดแพลตตินัมเป้าหมาย: 0.05–0.2 มก./ซม.², ความสม่ำเสมอของ CV<3%