AEM膜电极：现状、挑战与超声波喷涂的革新力量
膜电极作为AEMWE（阴离子交换膜水电解）的核心组件，由阴离子交换膜、离聚物、阳极和阴极催化剂层、多孔传输层构成。MEA（膜电极组件）为电化学反应与多相转移提供关键场所，直接左右着碱性水电解的性能与耐久性。故而，研发高性能、低成本的MEA，是推动AEM电解水大规模应用的关键所在。MEA制备主要有CCS和CCM两种方法。
CCS方法中，电催化剂浆料直接沉积在气体扩散层上，随后烧结形成电极，阴离子交换膜封装在气体扩散层或电极间，进而组成膜电极组件。此方法制备相对简便，适宜大规模生产。但弊端也很明显，催化剂直接沉积在气体扩散层，致使膜与催化剂层难以充分接触，极大影响了催化剂活性的发挥。
CCM方法则是先将电催化剂和离聚物的混合物制成浆料，通过喷涂、旋涂等手段涂覆在阴离子交换膜两侧，干燥后置于气体扩散层之间，经机械或热压完成组装。基于CCM制备的MEA，催化剂利用率更高，电化学反应速率也更快。不过，CCM制造流程复杂，对于厚度低于20μm的膜，部分催化剂墨水溶剂会溶解膜，且存在膜蠕变现象，降低了膜的耐用性。在采用非贵金属基电催化剂时，CCS基MEA和CCM基MEA哪种更优，还需深入研究，以明确最适配的MEA制造方法与非贵金属基材料。
近年来，自支撑催化电极凭借表面改性多孔载体备受瞩目。其自支撑催化层由修饰或增强的多孔载体组成，通常无需离聚物（与CCS不同），催化活性物质直接原位生长在导电基底上。与传统粉末状催化剂相比，自支撑电极避免使用聚合物黏合剂，防止其抑制气泡扩散和活性位点暴露。这种紧密锚固极大提升了自支撑电极的机械稳定性，保障了活性材料与基底间的电子转移效率，更适用于高电流密度与长期运行的碱性水电解，常用制备方法有电沉积法、水热溶法。
在此过程中，驰飞超声波喷涂技术在AEM膜电极制备中展现出独特优势。在CCM方法涂覆催化剂和离聚物浆料环节，驰飞超声波喷涂技术能将浆料雾化成均匀细微的液滴。相比传统喷涂，可更精准控制涂层厚度与均匀度，确保催化剂和离聚物在膜表面均匀分布，提升催化剂利用率，增强电化学反应活性。同时，对于自支撑电极制备，在多孔载体表面喷涂改性材料时，该技术能使改性材料紧密附着，且分布均匀，优化多孔载体性能，促进催化活性物质更好地原位生长，提升自支撑电极的整体性能，为AEM膜电极的高效制备与性能提升提供有力支持，助力AEM电解水技术迈向新高度。
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杭州驰飞是超声镀膜系统开发商和制造商，产品主要应用于燃料电池质子交换膜喷涂、薄膜太阳能电池、钙钛矿、微电子、半导体、 纳米新材料、玻璃镀膜、 生物医疗、纺织品等领域。
