배터리 필름 전극 스프레이에 초음파 분무 스프레이 장비 적용

120kHz 고주파-주파수 초음파는 PEM 수소 연료 전지의 초박형 초저 백금 촉매층에 선호되는 공정입니다. 액적은 15~25μm이고 커피 링이 없으며 백금 활용률이 95% 이상이므로 ECSA가 높고 수명이 길고 부하가 낮은 막 전극을 정밀하게 생성할 수 있습니다.

I. 막 전극 구조 및 분사 방법

MEA 3-레이어 코어

양성자 교환막(Nafion 211/212) → 음극 Pt/C 촉매층 CL → 양극 IrO2/RuO2 촉매층 → GDL 가스 확산층

두 가지 주류 스프레이 경로

1. CCM 직접 분사(주류):촉매 슬러리는 양성자 교환막에 직접 분사된 후 GDL 층에 열간 압착됩니다-.

장점: 매우 낮은 계면 저항, 최적의 3{0}}상 인터페이스, 초저백금 대량 생산에 적합한-.

2. GDE 분사 확산층:카본 페이퍼/카본 천을 분사한 후 양성자 교환막을 접착합니다.

장점: 멤브레인이 손상될 가능성이 적고 대면적 대량 생산에 적합합니다.-

II. Pt/C 음극 페이스트 배합(120kHz 전용)

* 비율: Pt/C : 나피온 바인더=2 : 1

* 고형분 : 8~12wt%(골든레인지)

* Viscosity: 15–30 cP, strictly prohibited >35cP로 노즐 막힘 방지

* 용매: 에탄올 + 탈이온수 혼합물, 30분간 초음파 분산 + 다-단계 여과

* 금기 사항: 고형 콘텐츠<5% easily leads to agglomeration and sagging; Solid content >15%는 매우 쉽게 노즐 막힘 및 기공 악화를 유발합니다.

III. 120kHz MEA 표준 프로세스 매개변수

* 초음파 주파수: 120kHz

* Ultrasonic Power: 40–60 W (>60W는 양성자 교환막을 손상시키므로 엄격히 금지됩니다.)

* 슬러리 유속: 0.05~0.3mL/분(초저백금 초박층의 경우)

* 노즐 거리: 50-80mm

* 스캔 속도: 8~20 mm/s, 구불구불한 왕복 교차 경로

* 운반 가스(N2): 0.02~0.04 MPa, 멤브레인 손상을 방지하기 위한 저-압력 성형

* 기판 가열: 50~70도, 급속 건조, 백금 이동 및 응집 억제

* 목표 백금 로딩: 0.05–0.2 mg/cm², CV 균일성<3%