质子交换膜燃料电池膜电极制备方法

质子交换膜燃料电池膜电极制备方法 – 超声喷涂法 – 杭州驰飞

目前PEMFC的产业化进程仍然面临着成本过高、寿命较短等问题。提高PEMFC性能、降低系统成本主要有如下两种途径：一种是从催化剂本征活性角度出发，通过改变载体、制备合金催化剂等方式降低贵金属Pt使用量，提高催化剂活性和稳定性。然而，这种方式很难全面改善PEMFC性能，因为电化学反应过程还受到三相界面以及电子、质子、气体和水的传质通道等诸多因素的影响;另一种是从膜电极和催化层结构的角度出发，通过探索出新的膜电极制备方法和制备工艺来改善PEMFC性能，这种方式涉及因素广，能从整体上协调反应进程，提高燃料电池性能，进而成为研究的重点。

本公司推荐制备膜电极的方法是超声波涂布法。采用超声波涂布法制备的膜电极，自动化程度高，效率高，制造成木低，可满足生产扩大化生产。使用超声波喷涂的膜中铂的利用率约为90％，减少多达50％的材料消耗并减少过度喷涂，从而节省了昂贵的催化剂墨水。

超声喷涂法是近几年才发展起来的MEA制备方法，该法制备的一般流程为：先将催化剂浆料在超声浴中震荡，分散均匀，然后再在超声条件下喷涂到支撑体(GDL或者PEM)上。

超声喷涂法有如下优点：
(1)调控超声频率，能使喷出的“墨水”回弹小且不易过喷涂，节约催化剂用量，适合实验室操作;
(2)高频振动状态下，催化剂高度分散，团聚减少，喷嘴处不易发生堵塞，喷在支撑体上的催化剂排布也非常均匀，因此能够有效制备薄膜涂层;
(3)操作简单，自动化流程，适合 MEA 的批量化生产。超声喷涂法的缺点是能耗较大，成为大规模应用的一个障碍。