催化剂沉积技术
将催化剂沉积到膜或传输层上的策略有很多。这些沉积策略会影响活性位点的类型和性质、活性位点的暴露程度以及催化剂颗粒之间以及催化剂与传输层或膜之间的电子和离子电导率网络。
最常用的技术是将由催化剂颗粒、离聚物、水和醇类（例如正丙醇或异丙醇、乙醇等）组成的催化剂浆料喷涂到基材（例如膜或传输层）上。 该方法也已广泛应用于 PEMWE 研究。通常，喷涂可以使用自动超声波喷涂系统进行，这种方法都可以对沉积均匀性进行不同程度的控制。
通常，这些喷涂技术的调整变量包括浆料成分（包括溶剂选择和浓度以及催化剂/离聚物比率）和制备（包括超声处理和分散程序）、沉积参数设置。浆料成分需要针对每种催化剂 – 离聚物对进行优化。浆料溶液中的水和醇含量会影响浆料的表面张力，进而影响分散和干燥速度，所有这些都会显著影响催化剂层的微观结构。离聚物含量同样会影响浆料流变性和催化剂分散性，这已被证明对 PEMFC和 PEMWE 中的催化剂层微观结构有显著影响。浆料中的催化剂团聚会导致催化剂的表面积不理想，从而影响活性。
不同的超声处理程序可有助于减轻催化剂和离聚物的团聚，如 PEMFC 中所显示的，并且此类程序必须根据所使用的催化剂-离聚物进行设计。浆料设计的选择会对催化剂层结构产生重大影响；从这些结果中得到的经验教训可以重要地转移到 AEMWE 中。尽管优化每个变量都很有挑战性且耗时，但丰富的调整变量可以在催化层厚度和微观结构方面提供高度的控制。这些喷涂技术还具有易于扩展、适应现有商业制造方法（即卷对卷涂布）以及能够进一步优化以满足成本和加工需求的优势。
喷涂浆料通常需要使用离聚物将催化剂粘附到基材（即膜或传输层）上。离聚物还可以用作离子导体，帮助 OH- 通过催化剂层往返于催化剂活性位点。这在纯水操作中尤其重要，因为离聚物相是唯一的离子导体。然而，这种离聚物会抑制催化剂颗粒之间以及催化剂和传输层之间的电子传导途径，并阻塞催化剂活性位点，导致电池性能下降。催化剂还会促进离聚物的氧化和损失，导致催化剂层内的不稳定和长期耐久性问题。
在使用辅助电解质中，本体液相中的阴离子提供额外的 OH- 电导率，并且可能不需要离聚物作为离子导体。因此，可以使用不需要使用离聚物或聚合物粘合剂的催化剂沉积技术，从而减少离聚物位点阻塞和电子电导率受抑制的担忧。如果需要，可以在电极涂层后集成离聚物，以方便在纯水进料中操作。这种绕过使用离聚物的“直接”沉积方法包括电沉积、化学气相沉积、物理气相沉积和等离子沉积， 这些方法在沉积活性催化剂到电池组件上的方式上有所不同。
在电沉积法中，基材（通常是传输层）浸没在含有所需催化剂类型的金属离子电解质中，并施加电位以将金属沉积在基材上。这些材料可以作为氧化物生长或原位氧化为所需形式。与喷涂不同，电沉积法避免了浆料流变性问题和差异；相反，催化层的厚度和结构可以通过改变电解质溶液的浓度和特性以及电沉积时间和电位来精确控制。这样就可以在纳米级上形成催化剂层，这有利于最大限度地增加活性表面积并最大限度地减少与催化剂和传输层中逸出的气体相关的传质损失。几项近期研究创建三维结构，并通过增加活性表面积和调整形态特性来增强 OER 和 HER 性能。
其他策略包括热化学沉积，其中催化剂材料直接生长在传输层或膜上，而无需使用施加电位。气相沉积技术通常涉及将金属前体蒸发到惰性载气（例如 Ar、N2 或 He）中，然后沉积在基材上以形成薄催化剂层。这些气相沉积技术包括化学气相沉积、物理气相沉积（例如溅射）和等离子沉积。
考虑不同电极沉积方法与现有制造方法（例如刮刀、狭缝涂布、凹版印刷、卷对卷涂布等）的兼容性也很重要。
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