燃料電池具有多項優(yōu)勢，燃料電池可以以比內燃機更高的效率運行。燃料電池的排放比內燃機低。氫燃料電池只排放水，因此不會(huì )排放二氧化碳，也不會(huì )在運行時(shí)產(chǎn)生煙霧和導致健康問(wèn)題的空氣污染物。因此，作為清潔能源的燃料電池也被大量應用于工業(yè)生產(chǎn)中。

燃料電池的組件噴涂是生產(chǎn)燃料電池中的重要環(huán)節。超聲波噴涂系統由于其噴涂均勻、高噴涂效率等特點(diǎn)被用于燃料電池的組件噴涂。下文主要介紹關(guān)于燃料電池的核心組件、超聲波噴涂系統等內容。

燃料電池

關(guān)于燃料電池的噴涂主要涉及到它的核心部件—膜電極組件的噴涂。PEM燃料電池的核心是膜電極組件 (MEA)，它包括膜、催化劑層和氣體擴散層 (GDL)。以下主要介紹高分子電解質(zhì)膜與催化劑層。

聚合物電解質(zhì)膜，或 PEM（也稱(chēng)為質(zhì)子交換膜是一種經(jīng)過(guò)特殊處理的材料，只傳導帶正電的離子并阻擋電子。PEM 是燃料電池技術(shù)的關(guān)鍵，它只允許必要的離子通過(guò)陽(yáng)極和陰極之間。在高分子電解質(zhì)膜的兩側需要添加一層催化劑，一側是陽(yáng)極層，另一側是陰極層。在陽(yáng)極側，催化劑使氫分子能夠分裂成質(zhì)子和電子。在陰極側，催化劑通過(guò)與陽(yáng)極產(chǎn)生的質(zhì)子反應生成水，從而使氧還原。

超聲波噴涂系統

用于燃料電池的催化劑材料可通過(guò)超聲波噴嘴合成，然后再?lài)娡康骄酆衔镫娊赓|(zhì)膜表面以用于燃料電池。超聲波噴涂系統可用于準確、精確和均勻地將催化劑噴涂到電解質(zhì)膜層上，從而最大限度地減少過(guò)度噴涂，這對于噴涂設備優(yōu)化、可重復性、可持續性和成本節約等起到較大的作用。

通常，燃料電池的膜層需要連續薄涂層以達到所需的厚度、質(zhì)地和電性能。使用傳統的空氣霧化噴霧閥容易導致過(guò)度噴涂，堵塞的情況，而且容易產(chǎn)生不均勻的噴霧并且難以維持精確控制液體流量。超聲波噴嘴能夠產(chǎn)生柔軟、有效的噴霧且均勻的涂層。此外，還能精準控制噴霧的形狀以及設備的啟動(dòng)和停止程序。超聲波噴涂可精確控制涂層圖案和涂層厚度。因此，超聲波噴嘴是更加適用的選擇。

超聲波噴嘴可用于通過(guò)化學(xué)氣相沉積或噴霧熱解技術(shù)合成燃料電池催化劑納米材料。超聲波噴嘴還可用于將催化劑材料噴涂在電極或膜基材上。合成后的催化劑顆粒通常會(huì )懸浮，形成“墨水"，然后需要將其適量噴涂到電極或膜上以用于燃料電池。超聲波噴涂技術(shù)非常適用于各種高溫和低溫 PEM、DMFC 和 SOFC 燃料電池。