تطبيق معدات رش الانحلال بالموجات فوق الصوتية في رش القطب الكهربائي لفيلم البطارية

الموجات فوق الصوتية ذات التردد العالي 120 كيلو هرتز- هي العملية المفضلة لطبقات المحفز البلاتينية الرقيقة جدًا-والمنخفضة للغاية- في خلايا وقود الهيدروجين PEM. يبلغ حجم القطرات 15-25 ميكرومتر، بدون حلقات القهوة، ومعدل استخدام البلاتين هو ≥95%، والذي يمكنه بدقة إنشاء أقطاب غشائية ذات ECSA عالي، وعمر طويل وتحميل منخفض.

I. هيكل الغشاء الكهربائي وطريقة الرش

MEA ثلاث-طبقة أساسية

غشاء تبادل البروتون (Nafion 211/212) ← طبقة المحفز الكاثود Pt/C CL ← طبقة المحفز الأنود IrO₂/RuO₂ ← طبقة انتشار الغاز GDL

طريقتان رئيسيتان للرش

1. الرش المباشر لـ CCM (السائد):يتم رش الملاط المحفز مباشرة على غشاء تبادل البروتونات، ثم يتم ضغطه ساخنًا-على طبقة GDL.

المزايا: مقاومة بينية منخفضة للغاية، واجهة مثالية -ثلاثية الطور، مناسبة لإنتاج كميات كبيرة من البلاتين المنخفض جدًا-.

2. طبقة انتشار الرش GDE:رش ورق الكربون/قماش الكربون، ثم ربط غشاء تبادل البروتون.

المزايا: الغشاء أقل عرضة للتلف، ومناسب للإنتاج الضخم بمساحة كبيرة-.

ثانيا. صياغة معجون الكاثود Pt/C (120 كيلو هرتز مخصص)

* النسبة: Pt/C : رابط Nafion=2 : 1

* المحتوى الصلب: 8-12% بالوزن (النطاق الذهبي)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 سنتي بويز لمنع انسداد الفوهة

* المذيب: الإيثانول + خليط الماء منزوع الأيونات، مشتت بالموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة + ترشيح متعدد المراحل -

* موانع الاستعمال: المحتوى الصلب<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% يسبب بسهولة انسداد الفوهة وتدهور المسامية

III. 120كيلو هرتز معلمات العملية القياسية لـ MEA

* تردد الموجات فوق الصوتية: 120 كيلو هرتز

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60 واط ممنوع منعا باتا لأنه سيلحق الضرر بغشاء تبادل البروتون)

* معدل تدفق الملاط: 0.05–0.3 مل/دقيقة (للطبقات فائقة الرقة من البلاتين-)

* مسافة الفوهة: 50-80 ملم

* سرعة المسح: 8-20 مم/ثانية، مسار متقاطع ترددي أفعواني

* الغاز الحامل (N₂): 0.02–0.04 ميجا باسكال، تشكيل الضغط المنخفض - لمنع تلف الغشاء

* تسخين الركيزة: 50-70 درجة، تجفيف سريع، يمنع هجرة البلاتين وتكتله

* التحميل البلاتيني المستهدف: 0.05-0.2 مجم/سم²، تجانس السيرة الذاتية<3%