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燃料電池膜電極超聲波噴涂制備工藝簡介

2022-11-10

??超聲膜電極鍍膜系統(tǒng)可在燃料電池膜電極工藝上產(chǎn)生高度耐用、均勻的碳基催化劑墨水涂層,而膜不會變形。


均勻的催化劑涂層沉積在PEM燃料電池、GDL、電極、各種電解質膜和固體氧化物燃料電池上,噴涂的懸浮液包含炭黑墨水、PTFE粘合劑、陶瓷漿料、鉑和其他貴金屬。


也可以使用超聲波噴涂其他金屬合金,包括金屬氧化物懸浮液的鉑、鎳、銥和釕基燃料電池催化劑涂層,以制造PEM燃料電池、聚合物電解質膜(PEM)電解槽、DMFC(直接甲醇燃料電池)和SOFC(固體氧化物燃料電池)可產(chǎn)生大負荷和高電池效率。

超聲波噴涂工作原理


通過沿噴嘴長度方向延伸的無堵塞的進料管將液體引入霧化表面,在霧化表面上的液體中產(chǎn)生震動并霧化。


根據(jù)噴霧圖案的寬度要求和所需的流量,噴頭表面基本分成下面三種。


上圖圖中左邊的圖示表示散射型超聲波噴嘴霧化形狀為錐形,通常情況下,霧化噴涂直徑為50.8——76.2mm。


中間插圖是聚焦型超聲波噴嘴霧化形狀為細小柱狀形,這種類型的超聲波噴嘴噴涂直徑范圍0.381——1.016mm。通常我們推薦這一類型的噴嘴應用于噴涂流量較低,噴涂速率低,狹窄式噴涂。


右圖表示平面型超聲波噴涂霧化形狀為圓柱形,這一噴涂模式流量和噴涂速率相對較高,但是相比散射型超聲波噴嘴側向噴涂范圍有限。


超聲波噴涂的影響因素



從超聲波噴涂的效用來做區(qū)分,主要關注兩方面一是超聲波噴涂的霧化液滴的顆粒直徑,二是超聲波噴涂的流量性能。總得來說,影響超聲噴涂儀的噴涂效果主要有超聲頻率、孔口大小、霧化面面積、振動頻率和液體性質。




超聲頻率:頻率越高,霧滴顆粒直徑越細??;


孔口大?。嚎卓诖笮Q定流量大??;


霧化面面積:霧化面既能夠承受的液體量而同時又能保有產(chǎn)生霧化所需要的薄膜的能力有一個限度的;


振動頻率:超聲波頻率越大霧化顆粒直徑越小,但是霧化流量隨之越小


液體性質:液體中的物質會影響霧化效果,比如當液體在霧化面經(jīng)過超聲波作用分離形成霧化液滴時,聚合物分子會阻礙這種離散液滴的形成。


超聲波噴涂技術與傳統(tǒng)涂覆技術對比



傳統(tǒng)的涂覆方法對于燃料電池中的涂層應用存在許多限制。


使用浸涂技術,難以同時控制涂層的厚度和均勻性。


空氣霧化噴霧閥會產(chǎn)生過多的噴霧,容易堵塞,產(chǎn)生不均勻的噴霧形式,并且難以維持對液體流速的精確控制;


絲網(wǎng)印刷技術適用于涂覆較厚的涂層,涂覆薄層的能力非常有限;


手動刷技術本質上是主觀的,因為這考驗了操作員的技能。




超聲波噴涂技術優(yōu)勢:


噴涂均勻性與可控性高


不易堵塞噴嘴


原料利用率高、減少浪費


無需高壓氣體


原材料使用率超過95%


觸摸屏控制系統(tǒng)


高精度實驗室注射泵