¿Qué es el revestimiento de electrodos de membrana ultrasónica?
Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones, como fuente de energía con emisiones limpias, eficiente y operativa a baja temperatura-, han atraído gran atención para aplicaciones móviles y estacionarias. En el diseño de PEMFC, el conjunto de electrodo de membrana (MEA) es un componente importante que consta de membrana, electrodo, capa de difusión de gas (GDLS) y junta. La tecnología de ensamblaje de electrodos de membrana tiene un impacto significativo en el rendimiento y la durabilidad de las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones. El método de fabricación de MEA más común se basa en la producción de recubrimientos catalíticos (CCMS) o electrodos de difusión de gas (GDES). Durante el proceso de fabricación, las capas de ánodo y cátodo se aplican a la membrana mediante recubrimiento directo o transferencia de marcado.
El principio básico del método de preparación del electrodo de membrana es cargar la suspensión de catalizador sobre la superficie de la membrana de intercambio de protones o la capa de difusión de gas, y luego laminar la membrana de intercambio de protones, la capa catalítica, el marco y la capa de difusión de gas juntos mediante prensado en caliente o unión para completar la preparación del electrodo de membrana. En la actualidad, los métodos utilizados para la carga de suspensión de catalizador incluyen pulverización ultrasónica, pulverización eléctrica, serigrafía, impresión por transferencia, cepillado, pulverización catódica, deposición electroquímica y recubrimiento directo.
El sistema de recubrimiento ultrasónico puede producir recubrimientos de tinta catalizadora a base de carbono uniformes y altamente duraderos durante el proceso de electrólisis de celdas de combustible y electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) como Nafion, sin causar deformación de la membrana. En las pilas de combustible PEM GDL, al depositar revestimientos catalíticos homogéneos sobre electrodos, varias membranas de electrolitos y pilas de combustible de óxido sólido, es necesario utilizar una suspensión pulverizadora que contenga tinta de negro de humo, aglutinante de politetrafluoroetileno, lechada de cerámica, platino y otros metales preciosos. También se pueden fabricar otras aleaciones metálicas, incluidas suspensiones de óxido metálico en recubrimientos de catalizadores de pilas de combustible de platino, níquel, iridio y rutenio, mediante pulverización ultrasónica para producir pilas de combustible PEM, electrolitos de membrana de electrolito polimérico (PEM), DMFC (pilas de combustible de metanol directo) y SOFC (pilas de combustible de óxido sólido), lo que da como resultado una alta carga y una alta eficiencia de la pila.
Ventajas del recubrimiento de electrodos de membrana ultrasónica:
El electrodo de membrana preparado mediante el método de pulverización ultrasónica tiene alta automatización, alta eficiencia, bajo costo de fabricación y puede cumplir con los requisitos de producción cuantitativa. La tasa de utilización de platino en la membrana rociada por ultrasonidos puede alcanzar aproximadamente el 90%, lo que reduce el consumo de material y ahorra así el uso de costosas tintas catalizadoras. Después de años de investigación experimental sobre ondas ultrasónicas, se han desarrollado equipos de pulverización ultrasónica para preparar electrodos de membrana mediante pulverización ultrasónica.
