Technologia natrysku ultradźwiękowego dla PEM

Atomizacja ultradźwiękowa i PEM (zwykle odnoszące się do membrany do wymiany protonów) to podstawowe procesy w produkcji wodorowych ogniw paliwowych.

Ultradźwiękowy: odnosi się do technologii atomizacji ultradźwiękowej. Wykorzystuje energię fizyczną fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości (zwykle > 20 kHz) do rozbijania cieczy na niezwykle drobne i jednolite kropelki.

PEM: Membrana do wymiany protonów, główny element wodorowych ogniw paliwowych, to wyspecjalizowana membrana ze stałego elektrolitu, która przewodzi protony (H⁺) i izoluje wodór i tlen.

Natryskiwanie: odnosi się do procesu dokładnego i równomiernego nakładania zawiesiny katalizatora na warstwę PEM lub warstwę dyfuzyjną gazu (GDL) w postaci powłoki.

Natryskiwanie ultradźwiękowe PEM to zaawansowany proces produkcyjny, w którym wykorzystuje się technologię atomizacji ultradźwiękowej w celu precyzyjnego nałożenia zawiesiny wymaganej do utworzenia warstwy katalizatora ogniwa paliwowego na membranę do wymiany protonów (PEM). Proces ten jest również znany jako CCM (membrana powlekana katalizatorem). Membrana (membrana pokryta katalizatorem).

Zasada działania

Przygotowanie zawiesiny: Katalizator (zwykle nanocząsteczki platyny lub stopu platyny osadzone na proszku węglowym), jonomer (taki jak roztwór Nafion, który działa jako przewodnik protonów i spoiwo) i rozpuszczalnik (taki jak woda lub alkohol) miesza się zgodnie z określonym wzorem, aby utworzyć jednolitą i stabilną zawiesinę.

Atomizacja ultradźwiękowa: Zawiesina jest dostarczana do głowicy przetwornika atomizera ultradźwiękowego. Przetwornik przetwarza sygnał elektryczny o wysokiej częstotliwości na drgania mechaniczne o tej samej częstotliwości.

Wytwarzanie kropel: W szlamie powstają wibracje o wysokiej częstotliwości. Na powierzchni cieczy tworzą się „fale kapilarne”. Kiedy energia wibracji przekracza napięcie powierzchniowe cieczy, kropelki są „rozrywane” i oddzielane od grzbietów fal, tworząc małe i jednolite kropelki aerozolu mikronowego/submikronowego.

Osadzanie natryskowe: Krople aerozolu generowane przez atomizację są przenoszone przez gaz nośny (zwykle gaz obojętny, taki jak azot) i natryskiwane na podłoże PEM poniżej.

Tworzenie się filmu suszącego: Krople rozprzestrzeniają się i łączą na powierzchni podłoża, a rozpuszczalnik szybko odparowuje, ostatecznie pozostawiając porowatą, gęstą i jednolitą warstwę katalityczną złożoną z katalizatora i jonomeru.

Filmy dotyczące ultradźwiękowego sprzętu natryskowego RPS-SONIC: