超声波喷涂催化层涂覆工艺

　　在膜电极（MEA）的制备征程中，将催化剂浆料从液态转化为固态、均匀、超薄的催化层，是整个流程中

最具挑战性的核心环节。这个环节的工艺选择，直接决定了催化剂的利用率、三相界面的质量，乃至最终电

解槽的性能与成本。

　　超声喷涂（UltrasonicSprayCoating）原理：一种离散叠加的涂覆方式。利用超声波的能量将浆料在喷嘴

处雾化成微米级、均匀的液滴，随后由载气将这些液滴输送并沉积到基底表面。通过多次往复喷涂，逐渐叠加

形成所需的催化层。核心控制参数：超声波频率、载气压力、液体流速、喷头移动速度、喷涂次数。

　　超声波喷涂优势

　　涂层均匀性

　　雾化液滴细小均匀，可形成非常致密且厚度均一的薄膜。适合复杂图案和梯度涂覆。

　　超声喷涂在微观均匀性上具有压倒性优势，这对于减少局部电流密度集中、提升催化剂利用率至关重要。

　　催化剂载量控制

　　精准控制，通过精确控制浆料浓度、流速和喷涂次数，可实现载量的数字化精准调控，重复性极高。

　　对于追求超低贵金属载量（如Ir<0.5mg/cm²）的先进MEA，超声喷涂的精准性是必不可少的。

　　材料利用率

　　较高，浆料直接被雾化沉积，无多余浪费。若使用闭环系统，利用率可达95%。

　　对于使用铱、铂等昂贵材料的PEM电解槽，材料利用率直接关系到原材料成本，超声喷涂优势巨大。

　　浆料适应性

　　适应性广，对浆料粘度要求宽泛（可从低到高），只需浆料可被雾化即可。更易适配低粘度、低固含量浆料。

　　基底适应性

　　可在任意形状和材质的基底上喷涂，包括柔软易溶胀的Nafion膜。这是其能实现直接CCM制备的关键。

　　超声喷涂避免了转印过程对膜的损伤和界面问题，是制备高性能CCM型MEA的首选。

　　工艺复杂度与成本

　　设备复杂，初始投资高。但工艺参数数字化，一旦优化完成，重现性极好，易于放大和自动化。超声喷涂

适合中试放大和规模化生产，符合工业化对一致性的要求。

　　典型应用场景

　　高性能CCM型MEA制备、低载量超薄催化层制备、梯度化催化层设计、规模化生产。

　　如何为你的研究与应用决策？

　　选择超声喷涂，如果：你的目标是制备高性能、低载量的CCM型MEA。这是超声喷涂的“主场”，

其可直接在膜上喷涂的优势无法替代。你的研究关乎催化层的精细结构，如制备超薄层、多层结构或活性

位点梯度分布的催化层。重现性和数据可靠性是你的首要追求。你需要发表高质量、可重复的研究成果，或

者为技术放大做准备。你使用的催化剂极其昂贵（如Ir），必须最大化材料利用率以控制成本。你的目标是

工艺放大和未来的连续化生产，超声喷涂的数字化和自动化属性与此完美契合。

　　超声喷涂技术其无与伦比的均匀性、卓越的载量控制、极高的材料利用率以及对柔性基底的直接涂覆能力，

使其成为连接实验室创新与产业化应用的桥梁。对于立志于解决电解水成本与性能核心矛盾的科研人员而言，

尽早理解和掌握超声喷涂工艺，意味着握住了开启高性能、低载量膜电极制备大门的钥匙。这不仅是一项技术

选择，更是一种研究范式向精细化、数字化和可重现性的升级。