质子交换膜与阴离子交换膜电解水催化剂的超声波喷涂工艺质子交换膜(PEM)和阴离子交换膜(AEM)电解水装置的催化层需要在有限厚度内建立离子、电子和气体/液体传输通路。将催化剂墨水直接喷涂到膜表面,可用于制备催化剂涂覆膜或开展实验室工艺筛选。超声波雾化形成的液滴有利于精细控制低流量沉积,但膜材的溶胀、热敏性、表面润湿和离聚物分布必须纳入工艺设计。 墨水组成与催化剂载量墨水通常包含催化剂粉体、与膜体系相容的离聚物、溶剂及必要的分散助剂。PEM与AEM体系的离聚物化学和溶剂兼容性不同,不能简单沿用同一配方。离聚物不足可能造成质子或氢氧根传输路径中断,过量则可能堵塞孔隙并降低气体/液体输运。应通过小批量配方筛选评估沉降、喷涂稳定性、干膜裂纹和电化学响应,并以单位几何面积的催化剂质量或元素分析结果确认载量。 膜支撑、温度与多遍沉积薄膜在湿润过程中可能发生卷曲、局部溶胀或尺寸变化。应使用平整支撑夹具,并验证夹持不会引入污染或局部应力。加热有助于控制液滴干燥,但过高温度可能使膜收缩或造成离聚物形态变化;宜从温和条件开始,逐步建立可接受窗口。多遍薄层沉积有助于减少一次湿膜过厚带来的流动与裂纹,但每遍之间的干燥程度也会影响层间结合和孔结构。 [...]