涂布PEM膜
需要采用超声波涂布设备实现在质子交换膜（PEM）表面均匀涂覆特定贵金属催化材料的工艺任务。该工艺涉及将氯铱酸正丁醇溶液作为涂布液体，涂布于特定尺寸的钛板基材上，并需满足多项严格的实验与技术指标。以下为具体实验要求及相应工艺设计说明：
一、基材规格与处理要求
实验所用基材为钛板，具体有两种尺寸规格，分别为：1 mm × 319 mm × 1550 mm 及 6 mm × 235 mm × 1550 mm。钛板在涂布前需进行充分的表面清洁与活化处理，以确保涂层具有良好的附着性能和均匀性。因其在PEM相关器件中通常作为导电及支撑构件，表面平整度、洁净度及化学稳定性对涂布效果影响显著，需在工艺中加以控制。
二、涂布液体特性及要求
所用涂布液为氯铱酸溶于正丁醇所形成的溶液，该液体具有强酸性，pH值小于2。因此，在储运、调配及涂布过程中需注意防腐蚀及操作安全，建议设备液路系统采用耐酸设计，避免金属离子污染及材料变质。同时，正丁醇为挥发性有机溶剂，需合理控制环境温湿度与工艺气氛，防止溶剂挥发导致溶液浓度变化，进而影响涂布稳定性与一致性。
三、涂布均匀性要求
涂布工艺需实现高度均匀的贵金属分布，要求整体膜层厚度或单位面积贵金属负载量的偏差小于5%。该指标对器件性能的一致性及最终产品的可靠性具有关键影响。为实现该目标，需对超声波涂布机的多项参数进行系统性调试与优化，包括但不限于超声振动频率、振幅、喷头移动速度、液料供给速率、基材预热温度及干燥条件等。建议通过前期DoE（实验设计）系统摸索工艺窗口，并在中试规模进行多次重复验证。
四、贵金属损耗的最小化设计
鉴于氯铱酸属于高价值贵金属原料，涂布系统须以贵金属损耗最小化为关键设计原则。应从设备设计及工艺策略两方面共同实现物料的高效利用。具体可采取的措施包括：
– 采用闭环供液系统，可实现剩余液料的回收与再利用；
– 优化喷头结构与雾化效果，避免过量喷涂或溅射；
– 设置精确计量泵与实时液膜厚度监测系统，实现涂布量精准控制；
– 合理设计涂布区域与 catch tray 结构，收集并处理滴漏液料；
– 规范清洗与维护程序，减少设备残留导致的贵金属损失。
五、设备功能与配置建议
所选超声波涂布设备应具备高精度运动控制能力，支持大面积基板的均匀涂覆。设备需兼容酸性液体的处理，包括耐腐蚀的输液管路、喷头和回收装置。强烈建议配备在线膜厚监测或机器视觉检测系统，用于实时判断涂布均匀性并及时调整工艺参数。此外，涂布环境宜具备温湿度控制和溶剂排放管理功能，以提升工艺重复性与操作安全性。
综上所述，本实验对涂布工艺在材料特性、设备性能与过程控制方面提出较高要求。通过选用合适的超声波涂布技术，并结合精细化的工艺设计与实时监控手段，可在实现PEM膜表面高效、均匀涂布的同时，最大限度控制贵金属损耗，满足项目研发与后期量产需求。
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