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安全、環(huán)保、可靠的能源供應對于人類的可持續(xù)發(fā)展和高質量生活至關重要，而氫能是一種公認的清潔能源，當氫氣在燃料電池系統(tǒng)中被電化學氧化時的副產物只有純水而不會排放二氧化碳。

氫是宇宙中最為豐富的化學元素，占正常物質質量的75%，是一種富有能源，顯然氫能和燃料電池可以滿足社會發(fā)展不斷增長的需求，并有覆蓋大多數(shù)能源領域的可能性。燃料電池是一種能量轉換裝置，只要燃料和氧化劑都可用就可以不斷將燃料電池中的化學能轉化為電能，相較于傳統(tǒng)燃燒技術，燃料電池不經過燃燒過程，所以不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉換效率可以達到60%或更高。

燃料電池有很多種，但它們通常都以相同的方式工作。本質上講，燃料電池由三個相鄰的部分組成，陽極、電解質、陰極。根據(jù)電解質類型，燃料電池被分為堿性燃料電池（AFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）。其中PEMFC以快速啟動時間、寬范圍工作溫度、高比能量等獨特優(yōu)勢在所有類型的燃料電池中脫穎而出，并廣泛應用于燃料電池汽車和固定應用。

圖1.超聲波噴頭在膜電極中噴涂催化劑

PEMFC的核心組件是MEA，也就是膜電極，這是一種包括膜、氣體擴散層和催化劑層的組分，用于為質量傳遞和電化學反應提供微通道，是影響PEMFC的性能、耐久性和成本的主要部分。膜電極生產過程中面臨的問題之一就是催化劑的涂覆問題.在研究人員的不懈努力下，發(fā)現(xiàn)了超聲催化劑噴涂技術在催化劑涂覆方面的優(yōu)勢，超聲催化劑噴涂是一種噴涂和超聲霧化相結合的技術，通過超聲波將催化劑漿料分散成微小液滴之后沉積涂覆到氣體擴散層以及質子交換膜，將具有兩個催化劑涂層面的氣體擴散層和質子交換膜壓制成的膜電極表現(xiàn)出了更好的性能，具有低電阻、良好的質子轉移能力、高Pt利用率以及低成本的優(yōu)勢。

超聲催化劑噴涂設備作為一種具有涂層均勻度高、原料利用率高、涂層厚度控制精度高、涂層厚度更薄、飛濺少、噴頭不堵塞、維護成本低等優(yōu)勢的一種涂覆工藝，已經被廣泛應用于多種涂層涂覆領域。