Technologie ultrazvukového rozprašování pro PEM

Ultrazvuková atomizace a PEM (obvykle odkazující na membránu pro výměnu protonů) jsou základními procesy při výrobě vodíkových palivových článků.

Ultrasonic: Toto se týká technologie ultrazvukové atomizace. Využívá fyzikální energii vysokofrekvenčních zvukových vln (obvykle > 20 kHz) k rozbití kapalin na extrémně jemné a jednotné kapičky.

PEM: Protonová výměnná membrána, hlavní součást vodíkových palivových článků, je specializovaná membrána s pevným elektrolytem, ​​která vede protony (H⁺) a izoluje vodík a kyslík.

Stříkání: Toto se týká procesu přesné a rovnoměrné aplikace kaše katalyzátoru na PEM nebo vrstvu difúze plynu (GDL) jako povlak.

Ultrazvukové stříkání PEM je pokročilý výrobní proces, který využívá technologii ultrazvukové atomizace k přesné aplikaci kaše potřebné k vytvoření vrstvy katalyzátoru palivového článku na protonovou výměnnou membránu (PEM). Tento proces je také známý jako CCM (Catalyst Coated Membrane). Membrána (membrána potažená katalyzátorem).

Pracovní princip

Příprava kaše: Katalyzátor (obvykle nanočástice platiny nebo slitiny platiny na uhlíkovém prášku), ionomer (jako je roztok Nafionu, který působí jako protonový vodič a pojivo) a rozpouštědlo (jako je voda nebo alkohol) se smíchají podle specifického vzorce za vzniku jednotné a stabilní kaše.

Ultrazvuková atomizace: Suspenze je dodávána do hlavy snímače ultrazvukového atomizéru. Převodník převádí vysokofrekvenční elektrický signál na mechanické vibrace stejné frekvence.

Tvorba kapek: Vysokofrekvenční vibrace jsou generovány v kaši. Na povrchu kapaliny se tvoří 'kapilární vlny'. Když vibrační energie překročí povrchové napětí kapaliny, kapičky se 'roztrhají' a oddělí se od hřebenů vln, čímž se vytvoří malé a jednotné mikronové/submikronové aerosolové kapičky.

Nanášení sprejem: Kapky aerosolu generované atomizací jsou neseny nosným plynem (obvykle inertním plynem, jako je dusík) a rozstřikovány na substrát PEM níže.

Tvorba zasychajícího filmu: Kapičky se šíří a spojují na povrchu substrátu a rozpouštědlo se rychle odpařuje, přičemž nakonec zanechává porézní, hustou a rovnoměrnou katalytickou vrstvu složenou z katalyzátoru a ionomeru.

Videa o ultrazvukovém stříkacím zařízení RPS-SONIC: