DMFC-Leistungsoptimierungsprogramm

DMFC-Leistungsoptimierungsprogramm – DMFC-Beschichtung

Passive Direktmethanol- Brennstoffzellen (DMFC) zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau und vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in mobilen Elektronikgeräten wie Mobiltelefonen und PDAs aus. Die Verbesserung der Membran-Elektroden-Eigenschaften (MEA), die Vereinfachung des Stack-Aufbaus und die Verwendung von reinem Methanol als Brennstoff können die Energiedichte des Systems effektiv steigern, was für die Miniaturisierung passiver DMFC von großer Bedeutung ist. Ultraschallbehandlung begünstigt die Bildung von Katalysatoren mit hoher Metallbeladung und optimiert die MEA-Herstellung, wodurch die Leistung passiver DMFC verbessert wird.

Obwohl passive DMFCs den Vorteil eines einfachen Systemaufbaus bieten, verläuft der Betrieb bei Raumtemperatur langsam. Die elektrochemische Oxidationsrate von Methanol ist gering, die Leitfähigkeit der Elektrolytmembran niedrig, und die Diffusionsrate von Methanol und Sauerstoff ist ebenfalls gering. Angesichts der Probleme starker Methanolpenetration und unzureichender Katalysatoraktivität wird kontinuierlich an der Verbesserung von Festelektrolytmembranen, Elektrodenkatalysatoren und Trägermaterialien gearbeitet. Die Katalysatoraktivität ist bei niedrigen Temperaturen oft stark gehemmt. Da die Kinetik der Methanoloxidation langsamer ist als die der Wasserstoff-Sauerstoff-Reaktion, ist die Edelmetallkatalysatorbeladung 5- bis 10-mal höher als bei PEMFCs.

Die Verfahren Tintenstrahldruck und Ultraschallsprühen von Gasdiffusionselektroden (GDE) und katalysatorbeschichteten Membranen (CCM) zur Herstellung flexibler MEAs mit Kohlenstoffgewebe als Diffusionsschichtmaterial wurden verglichen. Dabei wurden verschiedene Faktoren der Katalysatorschicht, wie Nafion-Gehalt, Katalysatorbeladung und Heißdruck, berücksichtigt. Ultraschallsprühen ermöglicht die präzise Steuerung des Nafion-Gehalts in der Membran-Elektroden-Katalysatorschicht, reduziert deren Dicke und optimiert Zusammensetzung und Struktur der MEA-Anoden-Diffusionsschicht. Zudem können große Flächen schnell und mit minimalem Verlust an Katalysatorsuspension beschichtet werden. Die mittels Tintenstrahldruck erzeugte Katalysatorbeschichtung weist hingegen eine ungleichmäßige Beschaffenheit und unterschiedliche Dicken auf. Am Rand des Moduls entsteht ein leicht rauer Film, und es kommt häufiger zu Rissen und Ablösungen. Der Materialverlust ist nicht zu vernachlässigen.

Cheersonic engagiert sich seit über zehn Jahren in der Forschung und Entwicklung von Ultraschallgeräten. Das von unserem Unternehmen entwickelte UAC4000L ist ein programmierbares Mikrobeschichtungssystem zum Sprühen von Materialien. Mit diesem System lassen sich verschiedene Katalysatorsuspensionen, darunter Rußtinte, PTFE-Bindemittel, Keramikschlicker, Platin und andere Edelmetalle, versprühen. Die Ultraschall-Dispersionsspritzenpumpe von Cheersonic entspricht einer 25-ml-Glasspritze. Ein Steuermodul erzeugt durch elektrische Impulse Ultraschallschwingungen im Spritzenkörper. Dauer und Intensität der Ultraschallschwingungen sind vom Benutzer einstellbar, um Partikel vollständig zu dispergieren und bis zu mehrere Stunden lang gleichmäßig in der Lösung zu suspendieren.

Über Cheersonic

Cheersonic  ist der führende Entwickler und Hersteller von  Ultraschallbeschichtungssystemen  zum Aufbringen präziser Dünnschichtbeschichtungen zum Schutz, zur Verstärkung oder zur Glättung von Oberflächen an Teilen und Komponenten für die Märkte Mikroelektronik/Elektronik, alternative Energien, Medizin und Industrie, einschließlich spezieller Glasanwendungen im Bauwesen und in der Automobilindustrie.

Unsere  Beschichtungslösungen  sind umweltfreundlich, effizient und äußerst zuverlässig und ermöglichen eine drastische Reduzierung von Sprühnebel, Einsparungen beim Rohstoff-, Wasser- und Energieverbrauch sowie eine verbesserte Prozesswiederholbarkeit, Übertragungseffizienz, hohe Gleichmäßigkeit und reduzierte Emissionen.

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