Brennstoffzellen-Katalysatortintendispersion und -beschichtung

Brennstoffzellen-Katalysatortintendispersion und -beschichtung – Cheersonic

In der gesamten Geschichte der Energieforschung haben Brennstoffzellen eine hohe Energieeffizienz, eine hohe Leistungsdichte, niedrige Betriebstemperaturen und eine überlegene Haltbarkeit geboten. Und Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen, die Wasserstoffkraftstoff direkt in Strom umwandeln können, bieten hohe Vorteile in der alternativen Vielfalt von Verbrennungsmotoren. Der Katalysator, die aktive Komponente der Beschichtung, bildet das Herzstück der Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle. Um die bestmögliche Leistung der Brennstoffzelle zu erhalten, ist es wesentlich, die richtige Struktur und Funktionalität der Katalysatorschicht zu erhalten. Die Katalysatorschichtvorläufer müssen daher angepasst und dann auf die Membran aufgebracht werden, um die Mantelfolie zu bilden.

Die Membran-Elektroden-Einheit bildet das Herzstück der Brennstoffzelle und besteht typischerweise aus einer Anoden- und Kathodenkatalysatorschicht, einer Polymerelektrolytmembran und einer Gasdiffusionsschicht. Die Katalysatorschicht ist der Sitz der kritischen Redox- und Hydroxidreaktionen. Insbesondere die Kathodenkatalysatorschicht, die die Redoxreaktion begünstigt, ist ein Engpass, was die Kathodenkatalysatorschicht zu einer wichtigen leistungs- und kostenkontrollierenden Komponente der Brennstoffzelle macht. Als Lösung kann eine Erhöhung der Beladung mit Platinkatalysatoren die Reaktion beschleunigen, aber Probleme der Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit schränken eine hohe Platinbeladung ein. Infolgedessen konzentrierte sich ein Großteil der Forschung zu Brennstoffzellen auf die Entwicklung optimierter Katalysatorbeschichtungen und Anordnungen von Membranelektrodenanordnungen.

Brennstoffzellenkathoden mit hoher Leistungsdichte werden typischerweise aus Katalysatortinten hergestellt, die aus Ruß bestehen und ein Rückgrat bilden. Dieses großflächige Gerüst ist mit Platinpartikeln als Elektrokatalysatoren verziert. Die Brennstoffzellen-Katalysatortinte ist üblicherweise in einer Flüssigkeit dispergiert, aber dies ist nur ein Übergangszustand, und im Betrieb wird die Katalysatortinte schließlich als Beschichtung auf das Substrat oder den Film aufgebracht. Das Pt/C-Katalysatorpulver in der kathodischen Katalysatorschicht ist in einer kontinuierlichen Phase dispergiert, die ein Lösungsmittel (Gemisch) und ein Ionomer enthält.

Cheersonic-Ultraschallbeschichtungssysteme, geeignet für F & E, kleine und mittlere Serienproduktion. Es erzeugt hochbeständige, gleichmäßige Beschichtungen aus kohlenstoffbasierten Katalysatortinten sowohl auf Brennstoffzellen- als auch auf Elektrolyseverfahren für Protonenaustauschmembran (PEM)-Elektrolyseure wie Nafion, ohne dass sich die Membran verformt. Der UAL100 von Cheersonic ist ideal für die Desagglomeration von Nanopartikeln und Katalysatoraufschlämmungen, die speziell zum Dispergieren von Klumpen und Partikeln verwendet werden, die schwierig gleichmäßig in Suspension zu halten sind. Programmierte kontinuierliche Hochfrequenz-Ultraschallvibrationen dispergieren agglomerierte Partikel schneller und gleichmäßiger als Magnetrührer oder Schallbäder, die üblicherweise für die gleichen Anwendungen verwendet werden. Hervorragend geeignet für Ruß-Brennstoffzellen-Katalysatorlösungen, Keramikaufschlämmungen und Nanosuspensionen.

Zu den Vorteilen des Ultraschallsprühens gehören:
1. Umfassendes Angebot an Ultraschalldüsen
2. Sprühmuster lassen sich leicht für präzise Beschichtungsanwendungen formen
3. Bis zu 80 % weniger Materialverbrauch durch reduzierten Overspray, wodurch teure Katalysatortinten eingespart werden.
4.Sprühfahne kann leicht geformt und gerichtet werden, um nur den Zielbereich zu beschichten.
5. Selbstreinigendes Düsendesign verhindert Verstopfung
6.Extrem einfach zu kontrollierendes Spray liefert zuverlässige und konsistente Ergebnisse
7.Sehr gleichmäßige und dauerhafte Beschichtung (auch auf Elektrolytsubstraten).

Über Cheersonic

Cheersonic ist der führende Entwickler und Hersteller von Ultraschallbeschichtungssystemen zum Auftragen präziser Dünnschichtbeschichtungen zum Schutz, Festigen oder Glätten von Oberflächen auf Teilen und Komponenten für die Mikroelektronik/Elektronik, alternative Energie, Medizin und Industrie, einschließlich spezialisierter Glasanwendungen im Bau und Automobil.

Unsere Beschichtungslösungen sind umweltfreundlich, effizient und äußerst zuverlässig und ermöglichen eine drastische Reduzierung des Übersprays, Einsparungen beim Rohstoff-, Wasser- und Energieverbrauch und eine verbesserte Prozesswiederholbarkeit, Transfereffizienz, hohe Gleichmäßigkeit und reduzierte Emissionen.