Ultraschallspray für die MEA-Herstellung
Ultraschallspray für die MEA-Herstellung – Cheersonic
Die Ultraschall-Sprühbeschichtungstechnik ersetzt die Luftsprühbeschichtungstechnik in einer Vielzahl von Industrie- und F&E-Anwendungen, wie z. B. der Fotowiderstandsbeschichtung, der Solarzellenindustrie und der Brennstoffzellenindustrie. Die Ultraschall-Sprühbeschichtung ist eine präzisere, kontrollierbarere und engere Tropfenverteilung. Enge Tropfenverteilung und nicht verstopfender Ultraschall erzeugen sehr gleichmäßige dünne Filme, daher ist die Ultraschall-Sprühbeschichtungstechnik sehr geeignet für die Herstellung von MEAs mit extrem niedriger Pt-Beladung. Die Kosten eines Ultraschall-Sprühsystems sind jedoch höher als die eines Luftsprühbeschichtungssystems oder eines Siebdruckbeschichtungssystems. Die hohen Systemkosten sind der Hauptnachteil der Ultraschall-Sprühbeschichtung in der Brennstoffzellenindustrie.
Diese Beschichtungsverfahren wurden einbezogen, da sie die vielversprechendsten Ergebnisse für MEAs mit extrem niedrigem Pt-Gehalt gezeigt haben. Elektrospray und Plasmasputtern zeigen eine extrem hohe Kathoden-Massenleistungsdichte, wenn die Pt-Beladung um eine Größenordnung niedriger war als bei anderen Verfahren. Wenn die Pt-Beladung zunimmt, nimmt die Leistungsdichte der Kathodenmasse unabhängig von der verwendeten Beschichtungstechnik ab. Es wäre zu erwarten, dass die Ultraschallbeschichtung eine vergleichsweise hohe Leistungsdichte der Kathodenmasse erreichen würde, wenn die Pt-Beladung um eine Größenordnung verringert würde.
Die Leistung würde jedoch um mehr als 20 % sinken, wenn die Pt-Beladung eine Größenordnung niedriger wäre. Dies würde zwar die Katalysatorkosten senken, hätte aber auch negative Auswirkungen auf die Kosten anderer Komponenten des Brennstoffzellenstapels, und das Volumen (Gewicht) des Brennstoffzellenstapels müsste erhöht werden, um die gleiche Leistungsabgabe zu erreichen.
Die Ultraschallsprühtechnik kann unter Verwendung der beschriebenen Labor-MEA-Herstellungstechnik eine hohe Kathodenmassenleistungsdichte und Brennstoffzellenleistung liefern.
