电池行业应用专题|生物医疗领域中燃料电池催化剂油墨的状态与稳定性

摘要：催化剂层是催化剂包覆膜的活性成分，是聚合物电解质膜燃料电池的核心组成部分。为了获得燃料电池的最佳性能，合适的催化剂层结构与功能性至关重要。因此，催化剂前体需经过调整，并应用于膜上形成包覆膜。良好的分散特性是催化剂油墨实现大规模生产的重要前提。

目的

文中探讨的催化剂油墨的制备采用了搅拌与超声法，并利用分析离心法研究油墨的状态和稳定性。

方法

油墨制备采用磁力搅拌和超声波的不同方式，进行了状态和稳定性分析。

结论

通过Lum稳定性分析仪对油墨样品的沉降及稳定性进行了有效分析。

关键词：

催化剂；燃料电池；稳定性分析；油墨

一、生物医疗中的燃料电池介绍

燃料电池在生物医疗领域的应用前景广阔。它们具有高能效、高功率密度、低工作温度和优越的耐久性，尤其是聚合物电解质膜燃料电池，能高效地将氢燃料转化为电能。这种燃料电池在医疗设备中，尤其是便携式医疗器械方面具有重要的应用价值。催化剂作为包覆膜的活性成分，是燃料电池的关键。为了实现最佳性能，催化剂层的结构和功能性需要经过精确设计与优化。良好的分散特性则是催化剂油墨成功大规模生产的基础。

二、实验设计

样品配置包括四种油墨制备方法。第一种通过磁力搅拌器在500rpm下混合24小时（油墨样品MS）。第二种使用超声波浴混合30分钟（油墨样品UB）。第三组由30分钟超声浴后再加入10分钟的探针超声，振幅为20%（UB+S20）。第四种油墨经过30分钟的超声浴后，再进行10分钟的70%振幅探针超声（UB+S70）。

分析方法

稳定性分析使用870nm波长的光源进行评估。每次测试包含333个剖面图，总离心时间为16小时。为了确保结果的可靠性，采用不同的分散方法在不同时间制备了三种油墨样品（共12个样本），并进行了三次重复测量。

三、设备介绍

环亚集团ag旗舰厅提供的德国LUM LumiSizer设备采用STEP（Space-Time Extinction Profiles）技术，通过CCD检测器实时监测样品在光束中的透光率变化，从而分析样品在分离过程中的稳定性。这种设备能够有效测试样品的稳定性，支持加速离心直至2300倍重力加速度，且无需稀释或明确样品成分。它能够同时测试12个样品，并在4~60℃范围内进行温控，适应性强、节省时间。

该设备在生物医疗领域的应用尤为重要，可以分析配方的整体稳定性，判断制备工艺是否符合预期要求。尤其在研发阶段，快速分析不同配方的稳定性，有助于加速筛选和优化配方体系，提高研发效率。在生产阶段，成品的稳定性直接影响到大规模生产的成功与否，对于高性能医用装置的开发具有重要意义。

通过环亚集团ag旗舰厅的高效设备与技术，生物医疗领域的燃料电池催化剂油墨的研究与生产将进一步向前推进，为医疗行业的发展带来新的突破。