在燃料电池与电解水实验室研发中,PEM、AEM膜材料特性差异巨大,实验样品尺寸从1cm²小样到20×20cm²大电极跨度广,膜溶胀褶皱、涂层剥落、样品适配性差等问题,一直困扰众多科研人员。电弛材料自主研发的DC IS-300超声喷涂仪能够助科研人员一臂之力,有效解决上述问题,让科研人员不再为其烦恼。
很多实验室喷涂AEM膜容易溶胀起皱;做大尺寸电极边缘厚度偏差大;更换PEM/AEM基材就要反复重新调试大量参数,耗费大量时间,还容易造成实验数据离散、平行样品重复性差。
DC IS-300超声喷涂仪针对MEA 研发痛点,内置防溶胀模式、大小尺寸通用模式、PEM/AEM 兼容模式三大智能喷涂模式,无需反复手动调试复杂参数,一键切换即可适配不同基材、不同尺寸样品,兼顾不堵头优势,一机通吃助力高效产出高一致性膜电极样品。
催化剂墨水含有大量有机溶剂,接触离子膜后极易引发膜溶胀,尤其AEM阴离子交换膜耐受溶剂能力弱,喷涂过程容易出现翘曲、波浪褶皱,催化层跟随膜发生形变,出现裂纹、局部剥落,直接导致CCM样品报废。普通喷涂模式单次沉积量大,溶剂长时间浸润膜基材,进一步放大溶胀缺陷。
防溶胀模式内置优化的运动轨迹、流量分配、基底温控协同逻辑。采用超薄层多次叠加喷涂逻辑,降低每一遍喷涂的湿膜负载,减少有机溶剂在膜表面累积浸润时间;联动真空吸附加热台梯度温控策略,使溶剂匀速挥发;同时优化雾化效果,采用低速柔和沉积,降低液滴对膜基材的冲击。
MEA膜溶胀效果 DC防溶胀模式喷涂效果
大幅缓解PEM/AEM膜溶胀起皱,对AEM阴离子交换膜改善效果尤为显著;减少催化层裂纹、涂层脱落,保障催化层与膜界面结合力;有效降低因膜形变带来的载量分布偏差,提升平行样品之间的数据一致性。
4、DC IS-300超声喷涂仪适用场景
AEMFC、AEMWE阴离子交换膜喷涂,薄型PEM膜、低力学强度膜材料研发。
实验室研发阶段,经常需要做几平方厘米的小样配方筛选,后期又需要放大制备大尺寸MEA。不少喷涂设备,小样品喷涂效果尚可,切换到大尺寸电极,容易出现边缘过喷、边角涂层偏薄、整张膜厚度偏差飙升;更换样品尺寸就要重新手动编辑扫描路径、喷涂间距、注液参数,调试过程繁琐。
大小尺寸通用模式内置轨迹参数,无需科研人员手动修改;运动系统匹配行进速度、喷涂间距,小尺寸样品避免过喷浪费催化剂,大尺寸样品保障中心与边缘涂层厚度均匀。
小样品:减少催化剂浪费,适合配方快速筛选;
大尺寸电极:整张涂层厚度偏差控制在5%以内,规避边缘薄厚不均问题;
切换样品尺寸,仅需要修改喷涂区域参数,缩短调试时间。
4、适用场景
催化剂配方快速筛选、小样品喷涂测试、大尺寸膜电极制备。
大尺寸MEA膜喷涂效果 小尺寸喷涂效果
PEM质子交换膜耐溶剂、耐温性能较好;而AEM阴离子交换膜耐溶剂差,对温度、湿膜量十分敏感。很多喷涂设备没有针对性模式,把PEM喷涂参数直接套用在AEM上,极易出现膜降解、阻抗飙升、催化层脱落。
PEM/AEM兼容模式,针对两类膜材料的物化特性,内置两套工艺基准。选择对应膜类型,设备分别匹配超声功率、供液流量、基底温度窗口。
切换PEM 模式:匹配更宽温度区间,适配PEMFC、PEMWE 膜电极常规喷涂需求;
切换AEM 模式:限制最高加热温度,压低单次喷涂膜负载,规避溶剂对AEM 膜的侵蚀破坏。
设备可完成PEMFC、PEMWE、AEMFC、AEMWE 各类MEA 制备;
减少跨膜体系的参数试错,降低新手操作门槛;
除三大智能喷涂模式之外,DC IS-300超声喷涂仪延续核心的非压力雾化结构,浆料不流经喷头内部流道,从物理层面规避喷头堵塞风险;标配磁力搅拌器,长时间喷涂过程抑制浆料沉降分层。
实验不中断:多批次连续喷涂,无需频繁拆洗清理喷头;
数据更可靠:涂层均匀稳定,减少设备引入实验误差;
上手更简单:模式一键切换,工艺配方可保存,新手也可以快速开展实验。
总结:
从AEM脆弱膜抗溶胀保护,由小到大电极的适应适配,再到PEM/AEM 双体系兼容,DC IS-300超声喷涂仪三大智能喷涂模式,为膜电极科研提供一站式喷涂解决方案。
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