氢能燃料电池的工作原理基于氢气和氧气的电化学反应，在电池的阳极和阴极上进行。氢气分子在阳极处裂解成氢离子（质子）和电子，氢离子通过电解质膜移动到阴极，电子则通过外部电路流动，产生电流，进而驱动电动机或其他设备。而氧气则在阴极处与氢离子和电子结合生成水。这个过程中，催化剂起着至关重要的作用。

　　催化剂能够加速氢气和氧气的电化学反应，降低反应所需的能量，从而提高燃料电池的效率。现阶段，最常用的催化剂是铂基催化剂，但由于铂的高成本和稀缺性，科研人员一直在寻找更具性价比的替代材料。

　　氢是宇宙中最为丰富的化学元素，占正常物质质量的75%，是一种富有能源，显然氢能和燃料电池可以满足社会发展不断增长的需求，并有覆盖大多数能源领域的可能性。燃料电池是一种能量转换装置，只要燃料和氧化剂都可用就可以不断将燃料电池中的化学能转化为电能，相较于传统燃烧技术，燃料电池不经过燃烧过程，所以不受卡诺循环的限制，能量转换效率可以达到60%或更高。

　　燃料电池有很多种，但它们通常都以相同的方式工作。本质上讲，燃料电池由三个相邻的部分组成，阳极、电解质、阴极。根据电解质类型，燃料电池被分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。其中PEMFC以快速启动时间、宽范围工作温度、高比能量等独特优势在所有类型的燃料电池中脱颖而出，并广泛应用于燃料电池汽车和固定应用。

　　PEMFC的核心组件是MEA，也就是膜电极，这是一种包括膜、气体扩散层和催化剂层的组分，用于为质量传递和电化学反应提供微通道，是影响PEMFC的性能、耐久性和成本的主要部分。膜电极生产过程中面临的问题之一就是催化剂的涂覆问题.在研究人员的不懈努力下，发现了超声催化剂喷涂技术在催化剂涂覆方面的优势，超声催化剂喷涂是一种喷涂和超声雾化相结合的技术，通过超声波将催化剂浆料分散成微小液滴之后沉积涂覆到气体扩散层以及质子交换膜，将具有两个催化剂涂层面的气体扩散层和质子交换膜压制成的膜电极表现出了更好的性能，具有低电阻、良好的质子转移能力、高Pt利用率以及低成本的优势。

　　超声催化剂喷涂设备作为一种具有涂层均匀度高、原料利用率高、涂层厚度控制精度高、涂层厚度更薄、飞溅少、喷头不堵塞、维护成本低等优势的一种涂覆工艺，已经被广泛应用于多种超薄涂层涂覆领域。