Kas ir ultraskaņas membrānas elektrodu pārklājums?
Protonu apmaiņas membrānas kurināmā elementi kā tīras emisijas, efektīvs un zemas{0}}temperatūras enerģijas avots ir piesaistījuši lielu uzmanību mobilajām un stacionārajām ierīcēm. PEMFC konstrukcijā membrānas elektrodu komplekts (MEA) ir svarīga sastāvdaļa, kas sastāv no membrānas, elektroda, gāzes difūzijas slāņa (GDLS) un blīves. Membrānas elektrodu montāžas tehnoloģijai ir būtiska ietekme uz protonu apmaiņas membrānas kurināmā elementu veiktspēju un izturību. Visizplatītākā MEA ražošanas metode balstās uz katalītisko pārklājumu (CCMS) vai gāzes difūzijas elektrodu (GDES) ražošanu. Ražošanas procesā anoda un katoda slāņi tiek uzklāti uz membrānas, izmantojot tiešu pārklājumu vai marķējuma pārnesi.
Membrānas elektrodu sagatavošanas metodes pamatprincips ir ielādēt katalizatora vircu uz protonu apmaiņas membrānas vai gāzes difūzijas slāņa virsmas un pēc tam laminēt protonu apmaiņas membrānu, katalītisko slāni, rāmi un gāzes difūzijas slāni kopā, karsti presējot vai savienojot, lai pabeigtu membrānas elektroda sagatavošanu. Pašlaik katalizatora vircas iekraušanai izmantotās metodes ietver ultraskaņas izsmidzināšanu, elektrisko izsmidzināšanu, sietspiedi, pārneses druku, suku, izsmidzināšanu, elektroķīmisko uzklāšanu un tiešu pārklāšanu.
Ultraskaņas pārklājuma sistēma kurināmā elementu un protonu apmaiņas membrānas (PEM) elektrolizatoru, piemēram, Nafion, elektrolīzes procesā var ražot ļoti izturīgus un vienmērīgus katalizatora tintes pārklājumus uz oglekļa bāzes, neizraisot membrānas deformāciju. PEM kurināmā elementos GDL, uzklājot viendabīgus katalizatora pārklājumus uz elektrodiem, dažādām elektrolītu membrānām un cietā oksīda kurināmā elementiem, nepieciešams izmantot smidzināšanas suspensiju, kas satur ogļu tinti, politetrafluoretilēna saistvielu, keramikas suspensiju, platīnu un citus dārgmetālus. Citus metālu sakausējumus, tostarp metāla oksīda suspensijas platīna, niķeļa, irīdija un rutēnija kurināmā elementu katalizatora pārklājumos, var ražot arī ar ultraskaņas izsmidzināšanu, lai ražotu PEM kurināmā elementus, polimēru elektrolītu membrānas (PEM) elektrolītus, DMFC (tiešās metanola kurināmā šūnas) un SOFC (cieto oksīdu elementu efektivitāti un augstas slodzes kurināmā elementus).
Ultraskaņas membrānas elektrodu pārklājuma priekšrocības:
Membrānas elektrodam, kas sagatavots ar ultraskaņas izsmidzināšanas metodi, ir augsta automatizācija, augsta efektivitāte, zemas ražošanas izmaksas un tas var atbilst kvantitatīvās ražošanas prasībām. Platīna izmantošanas līmenis membrānā, ko izsmidzina ar ultraskaņu, var sasniegt aptuveni 90%, samazinot materiāla patēriņu un tādējādi ietaupot dārgas katalizatora tintes izmantošanu. Pēc gadiem ilgi eksperimentāliem pētījumiem par ultraskaņas viļņiem ir izstrādātas ultraskaņas izsmidzināšanas iekārtas, lai sagatavotu membrānas elektrodus, izmantojot ultraskaņas izsmidzināšanu.
