O que é revestimento de eletrodo de membrana ultrassônica?
As células a combustível com membrana de troca de prótons, como fonte de energia de emissão limpa, eficiente e de operação em baixa-temperatura, têm atraído grande atenção para aplicações móveis e estacionárias. No projeto do PEMFC, o conjunto de eletrodo de membrana (MEA) é um componente importante que consiste em membrana, eletrodo, camada de difusão de gás (GDLS) e gaxeta. A tecnologia de montagem de eletrodo de membrana tem um impacto significativo no desempenho e durabilidade das células a combustível de membrana de troca de prótons. O método de fabricação MEA mais comum depende da produção de revestimentos catalíticos (CCMS) ou eletrodos de difusão de gás (GDES). Durante o processo de fabricação, as camadas anódica e catódica são aplicadas à membrana por meio de revestimento direto ou transferência de marcação.
O princípio básico do método de preparação do eletrodo de membrana é carregar a pasta de catalisador na superfície da membrana de troca de prótons ou camada de difusão de gás e, em seguida, laminar a membrana de troca de prótons, a camada catalítica, a estrutura e a camada de difusão de gás juntas por prensagem a quente ou ligação para completar a preparação do eletrodo de membrana. Atualmente, os métodos usados para carregamento de pasta de catalisador incluem pulverização ultrassônica, pulverização elétrica, serigrafia, impressão por transferência, escovação, pulverização catódica, deposição eletroquímica e revestimento direto.
O sistema de revestimento ultrassônico pode produzir revestimentos de tinta catalisadores à base de carbono altamente duráveis e uniformes durante o processo de eletrólise de células de combustível e eletrolisadores de membrana de troca de prótons (PEM), como Nafion, sem causar deformação da membrana. Nas células a combustível PEM GDL, ao depositar revestimentos catalisadores homogêneos em eletrodos, várias membranas eletrolíticas e células a combustível de óxido sólido, é necessário usar uma suspensão em spray contendo tinta negro de fumo, aglutinante de politetrafluoroetileno, pasta cerâmica, platina e outros metais preciosos. Outras ligas metálicas, incluindo suspensões de óxido metálico em revestimentos de catalisador de células de combustível de platina, níquel, irídio e rutênio, também podem ser fabricadas através de pulverização ultrassônica para produzir células de combustível PEM, eletrólitos de membrana eletrolítica de polímero (PEM), DMFC (células de combustível de metanol direto) e SOFC (células de combustível de óxido sólido), resultando em alta carga e alta eficiência da célula.
Vantagens do revestimento ultrassônico do eletrodo de membrana:
O eletrodo de membrana preparado pelo método de pulverização ultrassônica possui alta automação, alta eficiência, baixo custo de fabricação e pode atender aos requisitos de produção quantitativa. A taxa de utilização de platina na membrana pulverizada por ultrassom pode chegar a cerca de 90%, reduzindo o consumo de material e economizando assim o uso de tinta catalisadora cara. Após anos de pesquisa experimental em ondas ultrassônicas, equipamentos de pulverização ultrassônica foram desenvolvidos para preparar eletrodos de membrana por meio de pulverização ultrassônica.
