Application de l’équipement de pulvérisation par atomisation ultrasonique dans la pulvérisation d’électrodes de film de batterie

Les ultrasons haute fréquence-de 120 kHz sont le processus préféré pour les couches de catalyseur ultra-ultrafines et ultra-faiblement en platine dans les piles à combustible à hydrogène PEM. Les gouttelettes mesurent 15 à 25 μm, sans anneaux de café, et le taux d'utilisation du platine est ≥95 %, ce qui permet de créer avec précision des électrodes à membrane avec une ECSA élevée, une longue durée de vie et une faible charge.

I. Structure de l'électrode à membrane et méthode de pulvérisation

Noyau MEA à trois -couches

Membrane échangeuse de protons (Nafion 211/212) → Couche de catalyseur cathodique Pt/C CL → Couche de catalyseur anodique IrO₂/RuO₂ → Couche de diffusion de gaz GDL

Deux voies de pulvérisation principales

1. Pulvérisation directe CCM (grand public) :La suspension de catalyseur est directement pulvérisée sur la membrane échangeuse de protons, puis pressée à chaud-sur la couche de GDL.

Avantages : Résistance interfaciale extrêmement faible, interface triphasée-optimale, adaptée à une production de masse de platine ultra-faible.

2. Couche de diffusion par pulvérisation GDE :Pulvérisation de papier carbone/tissu de carbone, puis collage de la membrane échangeuse de protons.

Avantages : la membrane est moins sujette aux dommages et convient à la production de masse sur de grandes-zones.

II. Formulation de pâte cathodique Pt/C (120 kHz dédiée)

* Rapport : Pt/C : Liant Nafion=2 : 1

* Teneur en matières solides : 8 à 12 % en poids (plage dorée)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP pour éviter le colmatage des buses

* Solvant : mélange éthanol + eau déminéralisée, dispersé par ultrasons pendant 30 min + filtration en plusieurs-étapes

* Contre-indications : Contenu solide<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15 % provoque extrêmement facilement le colmatage des buses et la détérioration de la porosité

IParamètres de processus standard MEA II. 120kHz

* Fréquence ultrasonique : 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W strictement interdit car cela endommagerait la membrane échangeuse de protons)

* Débit de boue : 0,05 à 0,3 mL/min (pour les couches ultrafines à très faible teneur en platine)

* Distance des buses : 50 à 80 mm

* Vitesse de numérisation : 8 à 20 mm/s, chemin croisé alternatif en serpentin

* Gaz vecteur (N₂) : 0,02 à 0,04 MPa, mise en forme à basse-pression pour éviter d'endommager la membrane

* Chauffage du substrat : 50 à 70 degrés, séchage rapide, inhibant la migration et l'agglomération du platine

* Charge cible en platine : 0,05 à 0,2 mg/cm², uniformité CV<3%