超聲波噴涂設備的應用之燃料電池超聲波噴涂設備的應用之燃料電池

燃料(liao)電池(chi)(chi)具有多項(xiang)優勢，燃料(liao)電池(chi)(chi)可(ke)以以比(bi)內燃機更高的效率運行。燃料(liao)電池(chi)(chi)的排放(fang)比(bi)內燃機低。氫燃料(liao)電池(chi)(chi)只排放(fang)水，因此不會排放(fang)二氧化(hua)碳，也不會在運行時產生(sheng)(sheng)煙霧和導致(zhi)健康(kang)問題的空氣污染(ran)物。因此，作(zuo)為(wei)清潔能源的燃料(liao)電池(chi)(chi)也被大(da)量(liang)應用于工(gong)業生(sheng)(sheng)產中(zhong)。

燃料電(dian)池(chi)的組(zu)件噴涂是(shi)生產燃料電(dian)池(chi)中的重(zhong)要(yao)環節。超聲(sheng)波噴涂系統由于(yu)其噴涂均(jun)勻、高(gao)噴涂效率等(deng)特點(dian)被(bei)用于(yu)燃料電(dian)池(chi)的組(zu)件噴涂。下文主要(yao)介紹關于(yu)燃料電(dian)池(chi)的核心組(zu)件、超聲(sheng)波噴涂系統等(deng)內(nei)容。

燃料電池

關于(yu)燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池的噴涂主(zhu)要(yao)涉及到它(ta)(ta)的核心部件—膜電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)組件的噴涂。PEM燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池的核心是膜電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)組件 (MEA)，它(ta)(ta)包括(kuo)膜、催化(hua)劑層和(he)氣(qi)體擴散層 (GDL)。以下(xia)主(zhu)要(yao)介(jie)紹高分(fen)子電(dian)(dian)(dian)解質膜與(yu)催化(hua)劑層。

聚合物電解(jie)質(zhi)膜(mo)，或 PEM（也稱為質(zhi)子(zi)(zi)交換膜(mo)是一種經過(guo)(guo)特殊處理的(de)(de)(de)材料(liao)，只傳導帶正(zheng)電的(de)(de)(de)離子(zi)(zi)并阻(zu)擋電子(zi)(zi)。PEM 是燃料(liao)電池(chi)技術的(de)(de)(de)關鍵，它(ta)只允許必要(yao)的(de)(de)(de)離子(zi)(zi)通(tong)過(guo)(guo)陽(yang)(yang)極(ji)和陰(yin)極(ji)之間。在高(gao)分(fen)子(zi)(zi)電解(jie)質(zhi)膜(mo)的(de)(de)(de)兩側需(xu)要(yao)添加一層(ceng)催(cui)化劑，一側是陽(yang)(yang)極(ji)層(ceng)，另(ling)一側是陰(yin)極(ji)層(ceng)。在陽(yang)(yang)極(ji)側，催(cui)化劑使氫分(fen)子(zi)(zi)能夠分(fen)裂成質(zhi)子(zi)(zi)和電子(zi)(zi)。在陰(yin)極(ji)側，催(cui)化劑通(tong)過(guo)(guo)與陽(yang)(yang)極(ji)產(chan)生的(de)(de)(de)質(zhi)子(zi)(zi)反應生成水，從而使氧還原(yuan)。

超聲波噴涂系統

用(yong)于(yu)燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的催化劑材料(liao)可通過(guo)超聲波噴(pen)(pen)嘴合(he)(he)成，然后再噴(pen)(pen)涂(tu)到(dao)聚合(he)(he)物電(dian)(dian)解質膜表面以用(yong)于(yu)燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)。超聲波噴(pen)(pen)涂(tu)系統(tong)可用(yong)于(yu)準(zhun)確(que)、精確(que)和均勻地(di)將催化劑噴(pen)(pen)涂(tu)到(dao)電(dian)(dian)解質膜層上(shang)，從(cong)而最大(da)限(xian)度地(di)減少過(guo)度噴(pen)(pen)涂(tu)，這(zhe)對于(yu)噴(pen)(pen)涂(tu)設備優化、可重復性、可持(chi)續(xu)性和成本節約等起到(dao)較大(da)的作用(yong)。

通常，燃(ran)料(liao)電(dian)池的膜層需要(yao)連續(xu)薄(bo)涂(tu)(tu)層以達(da)到所需的厚度、質地和(he)電(dian)性能(neng)(neng)。使用(yong)傳(chuan)統的空氣霧(wu)化噴霧(wu)閥容易(yi)導致(zhi)過(guo)度噴涂(tu)(tu)，堵塞的情況，而且容易(yi)產(chan)生不均(jun)(jun)勻(yun)(yun)的噴霧(wu)并且難以維持精(jing)(jing)確(que)控(kong)(kong)制(zhi)液體流(liu)量。超聲波噴嘴能(neng)(neng)夠產(chan)生柔軟(ruan)、有效(xiao)的噴霧(wu)且均(jun)(jun)勻(yun)(yun)的涂(tu)(tu)層。此(ci)外，還(huan)能(neng)(neng)精(jing)(jing)準控(kong)(kong)制(zhi)噴霧(wu)的形狀(zhuang)以及設備的啟(qi)動和(he)停止程序。超聲波噴涂(tu)(tu)可精(jing)(jing)確(que)控(kong)(kong)制(zhi)涂(tu)(tu)層圖案(an)和(he)涂(tu)(tu)層厚度。因此(ci)，超聲波噴嘴是更(geng)加適用(yong)的選擇。

超(chao)聲波(bo)噴(pen)(pen)嘴可用(yong)于(yu)通(tong)過化學氣(qi)相沉積或噴(pen)(pen)霧熱解(jie)技術(shu)合成(cheng)燃料(liao)電池(chi)催(cui)化劑(ji)納米(mi)材(cai)料(liao)。超(chao)聲波(bo)噴(pen)(pen)嘴還(huan)可用(yong)于(yu)將(jiang)催(cui)化劑(ji)材(cai)料(liao)噴(pen)(pen)涂在(zai)電極或膜基材(cai)上。合成(cheng)后的(de)催(cui)化劑(ji)顆粒(li)通(tong)常會(hui)懸浮(fu)，形成(cheng)“墨水"，然(ran)后需要將(jiang)其適(shi)量噴(pen)(pen)涂到電極或膜上以用(yong)于(yu)燃料(liao)電池(chi)。超(chao)聲波(bo)噴(pen)(pen)涂技術(shu)非常適(shi)用(yong)于(yu)各種高溫和低溫 PEM、DMFC 和 SOFC 燃料(liao)電池(chi)。