Technologie de pulvérisation ultrasonique pour PEM

L'atomisation par ultrasons et le PEM (se référant généralement à la membrane échangeuse de protons) sont des processus essentiels dans la fabrication des piles à combustible à hydrogène.

Ultrasonique : Il s’agit de la technologie d’atomisation par ultrasons. Il utilise l'énergie physique des ondes sonores à haute fréquence (généralement > 20 kHz) pour briser les liquides en gouttelettes extrêmement fines et uniformes.

PEM : La membrane échangeuse de protons, un composant essentiel des piles à combustible à hydrogène, est une membrane électrolytique solide spécialisée qui conduit les protons (H⁺) et isole l'hydrogène et l'oxygène.

Pulvérisation : cela fait référence au processus d'application précise et uniforme d'une suspension de catalyseur sur une couche de PEM ou de diffusion de gaz (GDL) en tant que revêtement.

La pulvérisation ultrasonique PEM est un processus de fabrication avancé qui utilise la technologie d'atomisation ultrasonique pour appliquer avec précision la suspension requise pour former la couche de catalyseur de pile à combustible sur une membrane échangeuse de protons (PEM). Ce procédé est également connu sous le nom de CCM (Catalyst Coated Membrane). Membrane (membrane recouverte d'un catalyseur).

Principe de fonctionnement

Préparation de la boue : le catalyseur (généralement des nanoparticules de platine ou d'alliage de platine supportées sur de la poudre de carbone), l'ionomère (tel que la solution de Nafion, qui agit comme conducteur de protons et liant) et le solvant (tel que l'eau ou l'alcool) sont mélangés selon une formule spécifique pour former une suspension uniforme et stable.

Atomisation ultrasonique : La boue est livrée à la tête de transducteur de l'atomiseur ultrasonique. Le transducteur convertit le signal électrique haute fréquence en vibrations mécaniques de même fréquence.

Génération de gouttelettes : Les vibrations à haute fréquence sont générées dans la boue. Des « ondes capillaires » se forment à la surface du liquide. Lorsque l'énergie de vibration dépasse la tension superficielle du liquide, les gouttelettes sont « déchirées » et détachées des crêtes des vagues, formant de petites gouttelettes d'aérosol microniques/submicroniques uniformes.

Dépôt par pulvérisation : les gouttelettes d'aérosol générées par atomisation sont transportées par un gaz porteur (généralement un gaz inerte tel que l'azote) et pulvérisées sur le substrat PEM situé en dessous.

Formation d'un film de séchage : les gouttelettes se propagent et fusionnent sur la surface du substrat, et le solvant s'évapore rapidement, laissant finalement derrière lui une couche catalytique poreuse, dense et uniforme composée de catalyseur et d'ionomère.

Vidéos sur les équipements de pulvérisation ultrasonique RPS-SONIC :