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超声波雾化喷嘴喷涂燃料电池的优点

发布时间:2022-09-20   点击次数:124次

各种各样的燃料电池在阳(用于氧化燃料并将其转换为质子或氢阳离子以及电子)和阴(将氢阳离子和氧转换为水)处均使用催化剂。通常使用贵金属,纳米碳或其他基于纳米材料作为催化剂。这种催化剂材料先需要合成,然后喷涂在电表面上以用于燃料电池。

超声波喷嘴可以将催化剂材料均匀喷涂在燃料电池的电或膜基材上。合成后的催化剂颗粒通常处于悬浮的状态,需要将其均匀的喷涂在燃料电池的电或膜上。通常,需要以连续的薄层形式施加涂层以达到所需的厚度和电性能。当使用的某些喷涂方法包括浸涂、空气雾化喷嘴、超声波喷嘴、丝网印刷机、手动刷涂。
燃料电池
燃料电池
 

传统的喷涂方法的限制 #

  • 使用浸涂技术,很难同时控制厚度和均匀性。

  • 压力喷嘴初用于喷涂。它们的缺点是需要稍微复杂的系统(用于产生压力),大量的材料浪费和环境污染,这对于进行喷涂的人员来说尤其危险。

  • 空气雾化喷雾阀会产生过多的喷雾,容易堵塞,产生不均匀的喷雾形式,并且难以维持对液体流速的控制。

  • 丝网印刷技术适合于施加厚涂层,并且施加薄层的能力非常有限。

  • 手动刷涂技术本质上是主观的,因为它依赖于操作员的技能。


传统喷涂方法
传统喷涂方法


超声波雾化喷涂的优点

喷涂

超声波雾化器喷嘴可将催化剂准确,且均匀地涂布在燃料电池的基材上,从而程度地减少了过喷,从而将浪费降至。燃料电池催化剂作为清洁,可持续能源未来的一部分。为了提率并降低氢燃料电池的制造成本,正在进行大量的努力。 许多注意力集中在电池堆上,特别是催化剂涂层的膜和气体扩散层。在电池堆中使用了许多涂层,其中许多涂层需要薄薄地涂覆。如果均匀地覆盖涂层并且没有缺陷,则可以提高燃料电池的性能。
超声波喷嘴可产生更柔软,更有效的喷雾,可以控制喷雾图案的形状以及地启动和停止液体喷雾,因此能够产生了更加均匀的涂层。超声波已用于许多与燃料电池相关的技术,例如质子交换膜(PEM)燃料电池,气体扩散层(GDL),固体氧化物燃料电池,电和电解质膜。

避免过量喷涂

超声波喷嘴产生柔和的低速喷雾,从而程度地减少了过量喷雾。当使用低速气体来塑造超声雾化器的喷雾羽流时,昂贵材料的转移效率是可能的。该技术可实现较大的流量调节比,从而程度地提高了雾化平台的灵活性。大孔口和超声波使雾化高固体物质成为可能,而无需担心堵塞。喷嘴的钛金属结构使其对许多溶剂具有高度惰性,因此具有很高的可靠性和较长的使用寿命。
 

高均匀度

超声波喷涂技术可以制备高均匀度,高致密性的碳基燃料电池催化剂涂层。例如,铂碳,钯碳,钌碳和其他全电池催化剂涂层可以紧凑,均匀地沉积在Nafion质子交换膜上,而不会出现溶胀现象。因此,超声喷涂技术被广泛认为是生产燃料电池质子交换膜电的关键工艺。超声波喷涂系统应用于Siansonic Technology生产的燃料电池涂层中,可以喷涂各种不同的金属合金,包括制备铂镍,铱和钌基燃料电池催化剂涂层,以及制造PEM,GDL,DMFC (直接甲醇燃料电池)和SOFC(固体氧化物燃料电池)。
使用超声波喷嘴,可将喷雾溶液均匀化,可有效控制液滴尺寸(喷嘴频率会影响液滴尺寸),并可分配微雾量,从而确保组成和结构的均匀性以及所得薄膜和图案的精度。物料浪费保持在水平,设备操作者的风险较小。


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