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燃料電池具有高能效、高功率密度,、低工作溫度和出色的耐久性,。而可以直接將氫燃料轉(zhuǎn)化為電能的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池在內(nèi)燃機的替代品種具有很高的優(yōu)勢。膜電極組件構(gòu)成了燃料電池的核心,，通常由陽極和陰極催化劑層,、聚合物電解質(zhì)膜和氣體擴散層組成。催化劑作為包覆膜的活性成分,，形成了聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的核心,。為了獲得燃料電池的最佳性能，獲得合適催化劑層的結(jié)構(gòu)和功能性是至關(guān)重要的,。

燃料電池催化劑油墨通常是分散在液體中的,，最終催化劑油墨作為涂層敷在基底或者膜上。陰極催化層中的Pt/C催化劑粉末分散在含有溶劑（混合物）和離聚物的連續(xù)相中,。噴墨打印相對于傳統(tǒng)的超聲波噴涂,、刮涂、輥涂等方式具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，被成功地應(yīng)用于制造燃料電池,。所以在這個過程中催化劑油墨的穩(wěn)定性變得至關(guān)重要,，碳材料本身有很高的團聚傾向,，分散不良的油墨會導(dǎo)致聚集和團聚體的形成,，在快速干燥過程中導(dǎo)致無序的、控制不良的層,，同時團聚體往往會導(dǎo)致噴嘴的堵塞,。

樣品配置方法

·       第一種油墨：使用磁力攪拌器在500rpm下混合24h (樣品MS)。

·       第二種油墨：使用超聲波浴混合30min(樣品UB),。

·       第三種油墨：通過30min超聲浴,，然后10min探針超聲，振幅為20%(樣品UB+S20）,。

·       第四種油墨：通過30min超聲浴,，然后10min探針超聲，振幅為70%(樣品UB+S70）,。

穩(wěn)定性測試

采用波長為870nm的光源,，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為4000rpm(2300g)。每次測量包括333個透光率曲線（指紋圖）,，每175秒記錄一次,。總測試時間為16h,。第一個指紋圖為紫色,，最后一個指紋圖為黃色。 

分析與結(jié)論

由上圖得知,，對于樣品MS,，當樣品管填充高度上的透光率為85%時，表明樣品MS已經(jīng)發(fā)生了全部沉降,。其它譜線彼此非常接近,，即在沉降實驗的早期開始和接近尾聲時，后續(xù)曲線之間的距離都非常窄,。這就導(dǎo)致了線條形成了緊湊的紫色和靛藍的片段（實驗的開始階段）,，以及綠色和黃色的片段（實驗的結(jié)束階段）。

此外,，在指紋圖中也觀察到典型的階梯圖案,，這可能是因為碳有形成大團塊和絮狀物的傾向，并以不同的速度沉降,，導(dǎo)致明顯的階梯的形成,。

設(shè)備介紹

德國LUM，LUMiSizer

原理：使用STEP(Space-Time Extinction Profiles)技術(shù)，將裝好樣品的樣品管置于平行的單色短脈沖光束中,，通過CCD檢測器實時監(jiān)測穿過樣品后透光率變化,。得到不同時間，不同位置下樣品透光率譜圖,，從而分析樣品在分離過程中的變化,。采用加速離心的方式能夠物理加速樣品，直接且有效測試樣品穩(wěn)定性,。最快可實現(xiàn)2300倍重力加速度,。無需稀釋或知道樣品成份，只需要放入樣品就可觀察整個樣品的指紋圖譜,，可分析樣品不穩(wěn)定的原因（如：分層,、沉降或絮凝），并得知穩(wěn)定性排序,。同一時間可最多測試12個樣品,，此外，可實現(xiàn)4~60℃范圍內(nèi)溫控,，適用范圍廣且省時省力,。

應(yīng)用：用于分析整體穩(wěn)定性（包括不穩(wěn)定性指數(shù)、指紋圖譜,、遷移速率,、界面追蹤，預(yù)估有效期等）,，判斷配方及工藝制備后體系穩(wěn)定性是否符合預(yù)期要求,。在研發(fā)階段，快速分析不同配方穩(wěn)定性,，可加速篩選及優(yōu)化配方體系,，加快研發(fā)進度。而在生產(chǎn)階段,，成品穩(wěn)定性則與量產(chǎn)直接關(guān)聯(lián),，如穩(wěn)定性差，對大規(guī)模量產(chǎn)而言是非常大的挑戰(zhàn),。此外,，物理加速及溫控可有效預(yù)估長期穩(wěn)定性。