燃料电池膜电极超声波喷涂制备工艺简介

超声膜电极镀膜系统可在燃料电池膜电极工艺上产生高度耐用、均匀的碳基催化剂墨水涂层，而膜不会变形。

均匀的催化剂涂层沉积在PEM燃料电池、GDL、电极、各种电解质膜和固体氧化物燃料电池上，喷涂的悬浮液包含炭黑墨水、PTFE粘合剂、陶瓷浆料、铂和其他贵金属。

也可以使用超声波喷涂其他金属合金，包括金属氧化物悬浮液的铂、镍、铱和钌基燃料电池催化剂涂层，以制造PEM燃料电池、聚合物电解质膜（PEM）电解槽、DMFC（直接甲醇燃料电池）和SOFC（固体氧化物燃料电池）可产生大负荷和高电池效率。

超声波喷涂工作原理

通过沿喷嘴长度方向延伸的无堵塞的进料管将液体引入雾化表面，在雾化表面上的液体中产生震动并雾化。

根据喷雾图案的宽度要求和所需的流量，喷头表面基本分成下面三种。

上图图中左边的图示表示散射型超声波喷嘴雾化形状为锥形，通常情况下，雾化喷涂直径为50.8——76.2mm。

中间插图是聚焦型超声波喷嘴雾化形状为细小柱状形，这种类型的超声波喷嘴喷涂直径范围0.381——1.016mm。通常我们推荐这一类型的喷嘴应用于喷涂流量较低，喷涂速率低，狭窄式喷涂。

右图表示平面型超声波喷涂雾化形状为圆柱形，这一喷涂模式流量和喷涂速率相对较高，但是相比散射型超声波喷嘴侧向喷涂范围有限。

超声波喷涂的影响因素

从超声波喷涂的效用来做区分，主要关注两方面一是超声波喷涂的雾化液滴的颗粒直径，二是超声波喷涂的流量性能。总得来说，影响超声喷涂仪的喷涂效果主要有超声频率、孔口大小、雾化面面积、振动频率和液体性质。

超声频率：频率越高，雾滴颗粒直径越细小；

孔口大小：孔口大小决定流量大小；

雾化面面积：雾化面既能够承受的液体量而同时又能保有产生雾化所需要的薄膜的能力有一个限度的；

振动频率：超声波频率越大雾化颗粒直径越小，但是雾化流量随之越小

液体性质：液体中的物质会影响雾化效果，比如当液体在雾化面经过超声波作用分离形成雾化液滴时，聚合物分子会阻碍这种离散液滴的形成。

超声波喷涂技术与传统涂覆技术对比

传统的涂覆方法对于燃料电池中的涂层应用存在许多限制。

使用浸涂技术，难以同时控制涂层的厚度和均匀性。

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精确控制；

丝网印刷技术适用于涂覆较厚的涂层，涂覆薄层的能力非常有限；

手动刷技术本质上是主观的，因为这考验了操作员的技能。

超声波喷涂技术优势：

喷涂均匀性与可控性高

不易堵塞喷嘴

原料利用率高、减少浪费

无需高压气体

原材料使用率超过95％

触摸屏控制系统

高精度实验室注射泵