Penerapan Peralatan Penyemprotan Atomisasi Ultrasonik dalam Penyemprotan Elektroda Film Baterai

Ultrasonografi frekuensi tinggi 120kHz-adalah proses pilihan untuk lapisan katalis platinum ultra-ultra-rendah dalam sel bahan bakar hidrogen PEM. Tetesannya berukuran 15–25μm, tanpa cincin kopi, dan tingkat pemanfaatan platinum ≥95%, yang secara tepat dapat membuat elektroda membran dengan ECSA tinggi, umur panjang, dan pembebanan rendah.

I. Struktur Elektroda Membran & Metode Penyemprotan

MEA Tiga-Inti Lapisan

Membran Penukar Proton (Nafion 211/212) → Lapisan Katalis Katoda Pt/C CL → Lapisan Katalis Anoda IrO₂/RuO₂ → Lapisan Difusi Gas GDL

Dua Rute Penyemprotan Arus Utama

1. Penyemprotan Langsung CCM (Utama):Bubur katalis langsung disemprotkan ke membran penukar proton, lalu ditekan-panas ke lapisan GDL.

Keuntungan: Resistansi antarmuka yang sangat rendah, antarmuka tiga-fasa yang optimal, cocok untuk produksi massal platinum yang sangat-rendah.

2. Lapisan Difusi Penyemprotan GDE:Menyemprotkan kertas karbon/kain karbon, kemudian mengikat membran penukar proton.

Keuntungan: Membran tidak mudah rusak, cocok untuk-produksi massal di area yang luas.

II. Formulasi Pasta Katoda Pt/C (Khusus 120kHz)

* Rasio: Pt/C : Pengikat nafion=2 : 1

* Konten padat: 8–12% berat (kisaran emas)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35 cP untuk mencegah penyumbatan nosel

* Pelarut: Campuran etanol + air deionisasi, terdispersi secara ultrasonik selama 30 menit + penyaringan multi-tahap

* Kontraindikasi: Konten padat<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15% sangat mudah menyebabkan penyumbatan nosel dan penurunan porositas

III. 120kHz Parameter Proses Standar MEA

* Frekuensi Ultrasonik: 120 kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W dilarang keras karena akan merusak membran penukar proton)

* Laju Aliran Bubur: 0,05–0,3 mL/mnt (untuk lapisan ultra tipis platinum ultra-rendah)

* Jarak Nozel: 50–80 mm

* Kecepatan Pemindaian: 8–20 mm/s, jalur silang bolak-balik yang berkelok-kelok

* Gas ​​Pembawa (N₂): 0,02–0,04 MPa, pembentukan tekanan-rendah untuk mencegah kerusakan membran

* Pemanasan Substrat: 50–70 derajat, pengeringan cepat, menghambat migrasi dan aglomerasi platinum

* Target Pemuatan Platinum: 0,05–0,2 mg/cm², Keseragaman CV<3%