Com utilitzar l’atomització d’ultrasons per polvoritzar el purí del catalitzador d’elèctrodes?

Aquesta tecnologia utilitza vibracions ultrasòniques per atomitzar el purí catalitzador en petites gotetes, que després es dipositen precisament a la superfície del substrat per formar un recobriment uniforme i d’elèctrodes d’alt rendiment.

I. Principi tècnic
El procés bàsic de polvorització d’atomització d’ultrasons de la purina del catalitzador d’elèctrodes es pot dividir en dues etapes: l’atomització i la deposició.

1.1 Etapa d’atomització d’ultrasons
La purina del catalitzador (que consisteix en partícules de catalitzador, dissolvent, aglutinant, etc.) es lliura a la boquilla d’atomització d’ultrasons mitjançant un sistema d’alimentació. El transductor ultrasònic (normalment un material ceràmic piezoelèctric) dins de la boquilla genera vibracions mecàniques d’alta freqüència (normalment 10 - 180 kHz) quan s’emocionen per un senyal elèctric d’alta freqüència. Aquesta energia vibracional es transfereix a la superfície de purins, fent que la purina superi la tensió superficial i formi petites gotes (tan petites com 1 - 50 μm de diàmetre), formant un con d’atomització uniforme.
1.2 Etapa de deposició
Les gotetes atomitzades, impulsades per un gas portador (com l’aire comprimit o el nitrogen), es ruixen a una velocitat controlada a la superfície del substrat per recobrir (com ara una membrana d’intercanvi de protons, col·lector de corrent de metall, substrat ceràmic, etc.). Les gotetes es van estendre per la superfície del substrat i el dissolvent s’evapora, formant finalment un recobriment de catalitzador continu i uniforme.

II. Avantatges bàsics
En comparació amb les tecnologies tradicionals de recobriment (com el recobriment de la fulla de doctor, la serigrafia i esprai d’aire), l’atomització d’ultrasons ofereix els següents avantatges significatius:

● Alta uniformitat de recobriment: l’atomització d’ultrasons produeix una distribució de mida de gotes estreta i consistent. Combinats amb sistemes de control de moviment de precisió (com ara braços robòtics i etapes XY), es poden aconseguir desviacions de gruix de recobriment de ≤ ± 5%, eliminant problemes com la acumulació de vora i els forats associats als processos tradicionals.
● Utilització de material elevat: les gotetes atomitzades són altament direccionals, eliminant els residus "excessius" associats a esprai d'aire. Les taxes d’utilització de materials poden arribar al 80% - 95% (enfront del 30% - 50% del ruixat d’aire tradicional), cosa que el fa especialment adequat per a les necessitats de reducció de costos en catalitzadors de metalls preciosos (com PT/C). ● Excel·lent controlabilitat del gruix del recobriment: ajustant paràmetres com la potència d’atomització, la velocitat d’alimentació, la velocitat de moviment de la boquilla i els temps de polvorització, el gruix de recobriment es pot ajustar amb precisió des del nivell de nanòmetre (per exemple, 100nm) fins al nivell del micròmetre (per exemple, 50 μm), complint els requisits de rendiment dels diferents elèctrodes (per exemple 5 - 20μm).
● Compatibilitat forta del substrat: el procés d’atomització elimina l’impacte del flux d’aire d’alta pressió, permetent l’aplicació sobre substrats flexibles (per exemple, membranes de polímer), substrats trencadissos (per exemple, hòsties ceràmiques) o substrats sensibles, evitant deformació o danys.
● Procés respectuós amb el medi ambient: no calen diluents volàtils (o s’utilitzen quantitats mínimes). Combinat amb un sistema de recuperació de gasos de polvorització segellat i un sistema de recuperació de gasos d’escapament, això redueix efectivament les emissions del COV, complint els estàndards de fabricació verda.

Iii. Escenaris d'aplicacions típics
El ruixat d’atomització d’ultrasons de Slurries de catalitzadors d’elèctrodes ha aconseguit l’aplicació industrial en diversos camps, inclosos els següents:

● Cèl·lules de combustible de membrana d'intercanvi de protons (PEMFCS): s'utilitzen per preparar les capes del catalitzador del càtode i l'ànode. Els purins catalitzadors com els aliatges Pt/C i Pt estan recoberts de manera uniforme a la superfície de la membrana d'intercanvi de protons o la capa de difusió de gas per millorar l'activitat de reacció catalítica i el rendiment de difusió de gas.
● Elèctrodes d’electròlisi d’aigua: catalitzadors d’evolució d’oxigen de recobriment com Iro₂ i Ruo₂, o catalitzadors d’evolució d’hidrogen basats en PT -, en substrats com la malla de titani i el paper de carboni per formar un recobriment catalític altament actiu i estable.
● Elèctrodes de bateria de liti - ions: que s’utilitzen per recobrir l’elèctrode positiu (per exemple, Licoo₂, Lifepo₄) o l’elèctrode negatiu (per exemple, grafit) amb recobriments d’agents catalitzadors/conductors, millorar la conductivitat dels elèctrodes i la capacitat de difusió d’ions.
● Elèctrodes del sensor: preparant recobriments d’elèctrodes sensibles (per exemple, la capa catalítica activa d’un sensor de gas) en substrats ceràmics o de silici per millorar la velocitat de resposta del sensor i la precisió de la detecció. ● Cèl·lules solars: s'utilitza per recobrir la capa de transport d'electrons o la capa de transport de forats de les cèl·lules solars perovskites i preparar el comptador catalític de les cèl·lules sensibilitzades.