תאי דלק ממברנות חילופי פרוטונים, כמקור כוח פליטה נקי, יעיל ובטמפרטורה נמוכה-, משכו תשומת לב רבה ליישומים ניידים ונייחים. בתכנון של PEMFC, הרכבת אלקטרודות ממברנה (MEA) היא מרכיב חשוב המורכב מממברנה, אלקטרודה, שכבת דיפוזיית גז (GDLS) ואטם. לטכנולוגיית הרכבת אלקטרודות הממברנה יש השפעה משמעותית על הביצועים והעמידות של תאי דלק של ממברנות חילופי פרוטונים. שיטת הייצור הנפוצה ביותר של MEA מסתמכת על ייצור ציפויים קטליטיים (CCMS) או אלקטרודות דיפוזיית גז (GDES). במהלך תהליך הייצור, שכבות האנודה והקתודה מוחלות על הממברנה באמצעות ציפוי ישיר או העברת סימון.
העיקרון הבסיסי של שיטת הכנת אלקטרודות הממברנה הוא להעמיס תרחיץ זרז על פני ממברנת חילופי פרוטונים או שכבת דיפוזיה של גז, ולאחר מכן לרבד את קרום חילופי הפרוטונים, השכבה הקטליטית, המסגרת ושכבת דיפוזיית הגז יחד על ידי לחיצה חמה או הדבקה להשלמת הכנת אלקטרודת הממברנה. נכון לעכשיו, השיטות המשמשות להעמסת תרחיץ זרז כוללות ריסוס אולטראסוני, ריסוס חשמלי, הדפסת מסך, הדפסת העברה, הברשה, התזת, שקיעה אלקטרוכימית וציפוי ישיר.
מערכת הציפוי האולטראסוני יכולה לייצר ציפוי דיו זרז עמיד מאוד ואחיד על בסיס פחמן במהלך תהליך האלקטרוליזה של תאי דלק ואלקטרוליזרי ממברנה לחילופי פרוטונים (PEM) כגון Nafion, מבלי לגרום לעיוות הממברנה. בתאי דלק PEM GDL, בעת הפקדת ציפויי זרז הומוגניים על אלקטרודות, ממברנות אלקטרוליטים שונות ותאי דלק תחמוצת מוצק, יש צורך להשתמש בתרחיף תרסיס המכיל דיו שחור פחמן, חומר מקשר פולי-טטראפלואורואתילן, תרחיץ קרמי, פלטינה ומתכות יקרות אחרות. ניתן לייצר סגסוגות מתכת אחרות, לרבות מתלי תחמוצת מתכת בציפויים של תאי דלק פלטינה, ניקל, אירידיום ורותניום, באמצעות ריסוס קולי לייצור תאי דלק PEM, אלקטרוליטים של ממברנה פולימר אלקטרוליט (PEM), DMFC (תאי דלק ישירים של מתנול) ו-SOFC (סוליד תחמוצת דלק ביעילות גבוהה בתאי דלק).
היתרונות של ציפוי אלקטרודות ממברנה אולטרסאונד:
לאלקטרודת הממברנה שהוכנה בשיטת ריסוס קולי יש אוטומציה גבוהה, יעילות גבוהה, עלות ייצור נמוכה ויכולה לעמוד בדרישות של ייצור כמותי. קצב הניצול של פלטינה בממברנה המרוססת באולטרסאונד יכול להגיע לכ-90%, מה שמפחית את צריכת החומר ובכך חוסך את השימוש בדיו זרז יקר. לאחר שנים של מחקר ניסיוני על גלים קוליים, פותח ציוד ריסוס קולי להכנת אלקטרודות ממברנות באמצעות ריסוס קולי.
