Ce este acoperirea cu electrod cu membrană cu ultrasunete?
Pilele de combustie cu membrană schimbătoare de protoni, ca sursă de energie de operare cu emisie curată, eficiente și la temperatură joasă-, au atras o mare atenție pentru aplicațiile mobile și staționare. În proiectarea PEMFC, ansamblul electrodului cu membrană (MEA) este o componentă importantă constând din membrană, electrod, strat de difuzie a gazului (GDLS) și garnitură. Tehnologia de asamblare a electrodului cu membrană are un impact semnificativ asupra performanței și durabilității celulelor de combustibil cu membrană cu schimb de protoni. Cea mai comună metodă de fabricație MEA se bazează pe producția de acoperiri catalitice (CCMS) sau electrozi de difuzie a gazelor (GDES). În timpul procesului de fabricație, straturile anodului și catodic sunt aplicate pe membrană prin acoperire directă sau prin transfer de marcare.
Principiul de bază al metodei de pregătire a electrodului cu membrană este încărcarea suspensiei de catalizator pe suprafața membranei schimbătoare de protoni sau a stratului de difuzie a gazului și apoi laminarea membranei schimbătoare de protoni, stratul catalitic, cadrul și stratul de difuzie a gazului împreună prin presare la cald sau lipire pentru a finaliza pregătirea electrodului cu membrană. În prezent, metodele utilizate pentru încărcarea nămolului de catalizator includ pulverizarea cu ultrasunete, pulverizarea electrică, serigrafie, imprimare prin transfer, periere, pulverizare, depunere electrochimică și acoperire directă.
Sistemul de acoperire cu ultrasunete poate produce acoperiri de cerneală catalizatoare pe bază de carbon extrem de durabile și uniforme în timpul procesului de electroliză a celulelor de combustie și electrolizoarelor cu membrană schimbătoare de protoni (PEM), cum ar fi Nafion, fără a provoca deformarea membranei. În celulele de combustie PEM GDL, atunci când se depun învelișuri de catalizator omogene pe electrozi, diferite membrane electrolitice și celule de combustibil cu oxid solid, este necesar să se utilizeze o suspensie de pulverizare care conține cerneală negru de fum, liant de politetrafluoretilenă, suspensie ceramică, platină și alte metale prețioase. Alte aliaje metalice, inclusiv suspensii de oxid metalic în acoperiri cu catalizator pentru celulele de combustie cu platină, nichel, iridiu și ruteniu, pot fi, de asemenea, fabricate prin pulverizare ultrasonică pentru a produce celule de combustibil PEM, electroliți cu membrană electrolit polimeric (PEM), DMFC (pile de combustie cu metanol direct) și SOFC (pile de combustibil cu oxid solid), rezultând celule de combustie cu sarcină și eficiență ridicată.
Avantajele acoperirii cu electrod cu membrană cu ultrasunete:
Electrodul cu membrană preparat prin metoda de pulverizare cu ultrasunete are automatizare ridicată, eficiență ridicată, cost de producție scăzut și poate îndeplini cerințele de producție cantitativă. Rata de utilizare a platinei în membrana pulverizată cu ultrasunete poate ajunge la aproximativ 90%, reducând consumul de material și economisind astfel utilizarea cernelii catalizatoare costisitoare. După ani de cercetări experimentale asupra undelor ultrasonice, echipamentele de pulverizare cu ultrasunete au fost dezvoltate pentru a pregăti electrozii cu membrană prin pulverizare cu ultrasunete.
