超声波喷涂方法在膜电极制备中的应用

摘要：为了找到适合燃料电池膜的制备方法，主要论述了几种常用喷涂方法高压无气喷涂、压缩空气喷涂和超声波喷涂，杭州驰飞超声波设备有限公司通过对几种喷涂方法的优缺点进行对比，而后经过试验测试比较，认为超声波喷涂法是较为适合燃料电池膜电极的制备方法。

关键词：燃料电池；膜电极；超声波喷涂；驰飞超声波

燃料电池具有能量转化效率高、污染小、燃料适用范围广、积木化强、负荷响应快、可靠性高等特点。而膜电极是质子交换膜燃料电池的关键部件，其性能的好坏直接决定燃料电池输出性能的高低。依靠经济的喷涂方法获得均匀的功能涂层是实现产品产业化的重要过程，本文通过几种喷涂方法的比较，从经济性、功能性、沉积率等方面分析了常用的几种涂层制作方法，并通过试验，找到了适合燃料电池膜电极涂层的制作方法，为燃料电池的研究者提供清晰的思路，提高研究者的研究效率。

高压无气喷涂具有喷涂效率高、涂层质量较好、改善劳动条件、降低环境污染、节约有机溶剂等优点。其不足之处在于它的流量较大，且喷雾液滴动力不足，故涂层厚度不易控制，在燃料电池膜电极涂层的制作过程中，需要的涂层厚度很薄，因此喷涂的效率要求不是很高。

压缩空气喷涂相比高压无气喷涂喷涂效率高得多，也容易获得比较均匀的涂层，但实际喷涂时涂料的浪费较大，对环境的污染影响也较大，并且其涂层与基地的粘附性较差容易脱膜。

驰飞超声波自主研制的超声波喷涂设备是运用电子振动原理，在超声波发生器上通过一定频率的振荡电流，产生高频电能信号，通过换能器将其转换为超声波机械振动。在液体表面脱出形成雾滴，从而实现液体的雾化。超声波喷涂的液滴直径达微米级甚至纳米级，超声波频率越大，雾化液体越细小，喷涂越均匀。且驰飞超声波在经过多年研究和实地测试后，可以将超声波喷涂设备融入企业现有的生产线，其制备效率大大提高，远远超过市面上的单机超声波雾化喷涂设备，而且其载气模块、载液模块的设计可使超声波喷涂设备得喷涂方位、喷涂范围、喷涂形状得控制，喷涂液可实现80%的有效喷涂，节约能源又绿色环保。经过驰飞超声波的科技研发手段的进步，超声波喷涂设备成本逐年降低，物美价廉。但其缺点，目前社会大众对于超声波喷涂的研究和了解较少，需要时间普及。

通过对3种喷涂方式的比较，综合考虑各个方面的因素，并且进行了喷涂的试验，终选用超声波喷涂设备来制作燃料电池膜电极的涂层。这样可以减少涂料的损失，降低环境的污染，控制雾化的强度，有效提高了喷涂的雾化效果，提高涂层质量。因此驰飞超声波倡导的超声波喷涂可以作为燃料电池膜电极薄膜制备的一种有效方法。

技术参数

	全自动超声波喷涂设备
频率	40khz—120khz
材质	工具头钛合金+外壳不锈钢
喷涂颗粒直径	≥0.6pl
适用粘度	≤50cPs
适用温度范围	40℃以内
适用酸碱度范围	Ph4-11
涂层厚度	0.6μm—10μm
可喷涂形状	平面或圆周面
单次喷涂直径范围	3mm—80mm
喷涂速度	以试管为例每小时1000管
固体含量范围	≤10%
是否加气	是
若加气气压范围	0.1μpa—0.3μpa
控制系统	六轴控制系统
整机尺寸	130010001800mm
整机重量	300kg
工作电压	220V
安装孔径	≥25mm
注射进液	≥0.3ml/min
耗电用量	0.2A
额定功率	3kw

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