Ultralydssprayteknologi til PEM

Ultralydsforstøvning og PEM (normalt refererer til protonudvekslingsmembran) er kerneprocesser i fremstilling af brintbrændselsceller.

Ultralyd: Dette refererer til ultralydsforstøvningsteknologi. Den bruger den fysiske energi fra højfrekvente lydbølger (typisk > 20 kHz) til at bryde væsker i ekstremt fine og ensartede dråber.

PEM: Protonudvekslingsmembran, en kernekomponent i brintbrændselsceller, er en specialiseret fast elektrolytmembran, der leder protoner (H⁺) og isolerer brint og oxygen.

Sprøjtning: Dette refererer til processen med præcis og jævn påføring af en katalysatoropslæmning på et PEM eller gasdiffusionslag (GDL) som en belægning.

Ultralyds-PEM-sprøjtning er en avanceret fremstillingsproces, der bruger ultralydsforstøvningsteknologi til præcist at påføre den opslæmning, der kræves for at danne brændselscellekatalysatorlaget til en protonudvekslingsmembran (PEM). Denne proces er også kendt som CCM (Catalyst Coated Membrane). Membran (katalysatorbelagt membran).

Arbejdsprincip

Opslæmning: Katalysatoren (normalt platin- eller platinlegeringsnanopartikler understøttet på kulstofpulver), ionomer (såsom Nafion-opløsning, der fungerer som en protonleder og bindemiddel) og opløsningsmiddel (såsom vand eller alkohol) blandes i henhold til en specifik formel for at danne en ensartet og stabil opslæmning.

Ultralydsforstøvning: Opslæmningen leveres til transducerhovedet på ultralydsforstøveren. Transduceren konverterer det højfrekvente elektriske signal til mekaniske vibrationer af samme frekvens.

Dråbegenerering: De højfrekvente vibrationer genereres i gyllen. 'Kapillærbølger' dannes på væskeoverfladen. Når vibrationsenergien overstiger væskens overfladespænding, 'rives dråberne fra hinanden' og løsnes fra bølgetoppene og danner små og ensartede mikron/submikron aerosoldråber.

Sprøjteaflejring: Aerosoldråber genereret ved forstøvning bæres af en bæregas (normalt en inert gas såsom nitrogen) og sprøjtes på PEM-substratet nedenfor.

Tørrende filmdannelse: Dråberne spredes og smelter sammen på substratoverfladen, og opløsningsmidlet fordamper hurtigt, hvilket i sidste ende efterlader et porøst, tæt og ensartet katalytisk lag bestående af katalysator og ionomer.

RPS-SONIC Ultrasonic sprøjteudstyr videoer: