Come utilizzare l'atomizzazione ad ultrasuoni per spruzzare la sospensione del catalizzatore degli elettrodi?

Questa tecnologia utilizza vibrazioni ad ultrasuoni per atomizzare la sospensione del catalizzatore in minuscole goccioline, che vengono quindi depositate con precisione sulla superficie del substrato per formare un rivestimento elettrodo uniforme, ad alte prestazioni.

I. Principio tecnico
Il processo fondamentale della spruzzatura ad ultrasuoni di atomizzazione della sospensione del catalizzatore di elettrodi può essere diviso in due fasi: atomizzazione e deposizione.

1.1 stadio di atomizzazione ad ultrasuoni
La sospensione del catalizzatore (costituito da particelle di catalizzatore, solvente, legante, ecc.) Viene consegnata all'ugello di atomizzazione ad ultrasuoni attraverso un sistema di alimentazione. Il trasduttore ad ultrasuoni (in genere un materiale ceramico piezoelettrico) all'interno dell'ugello genera vibrazioni meccaniche ad alta frequenza (in genere 10 - 180 kHz) quando eccitato da un segnale elettrico ad alta frequenza. Questa energia vibrazionale viene trasferita sulla superficie del liquame, causando la superamento della tensione della superficie e formare piccole goccioline (piccole di 1 - 50 μm di diametro), formando un cono di atomizzazione uniforme.
1.2 Fase di deposizione
Le goccioline atomizzate, guidate da un gas portante (come aria compressa o azoto), sono spruzzate a una velocità controllata sulla superficie del substrato da rivestire (come una membrana di scambio di protoni, collettore di corrente di metallo, substrato ceramico, ecc.). Le goccioline si sono diffuse sulla superficie del substrato e il solvente evapora, formando infine un rivestimento di catalizzatore continuo e uniforme.

Ii. Vantaggi fondamentali
Rispetto alle tecnologie di rivestimento tradizionali (come il rivestimento di Doctor Blade, la stampa a schermo e lo spray d'aria), l'atomizzazione ad ultrasuoni offre i seguenti vantaggi significativi:

● Elevata uniformità del rivestimento: l'atomizzazione ad ultrasuoni produce una distribuzione delle dimensioni delle goccioline stretta e coerente. Combinati con sistemi di controllo del movimento di precisione (come bracci robotici e stadi XY), possono essere raggiunte deviazioni di spessore di rivestimento di ≤ ± 5%, eliminando problemi come l'accumulo di bordi e i fori di spillo associati a processi tradizionali.
● Utilizzo ad alto materiale: le goccioline atomizzate sono altamente direzionali, eliminando i rifiuti di "overpray" associati allo spray d'aria. I tassi di utilizzo del materiale possono raggiungere l'80% - 95% (rispetto al 30% - 50% per lo spray d'aria tradizionale), rendendolo particolarmente adatto per le esigenze di riduzione dei costi - ● Eccellente controllabilità dello spessore del rivestimento: regolando i parametri come la potenza di atomizzazione, la velocità di avanzamento, la velocità di movimento degli ugelli e i tempi di spruzzatura, lo spessore del rivestimento può essere regolato con precisione dal livello del nanometro (ad esempio, 100 nm) a livello di micrometro (ad es. 50 μm), soddisfacendo le prestazioni dei diversi elettrodi (ad esempio il catalizzatore di una cella del combustibile (ad es. 5 - 20μm).
● Forte compatibilità del substrato: il processo di atomizzazione elimina l'impatto del flusso d'aria ad alta pressione, consentendo l'applicazione su substrati flessibili (ad es. Membrane polimeriche), substrati fragili (ad es. Wafer ceramici) o substrati sensibili, evitando la deformazione o il danno.
● Processo ecologico: non sono richiesti diluenti volatili (o vengono utilizzati quantità minime). In combinazione con una camera a spruzzo sigillata e un sistema di recupero dei gas di scarico, ciò riduce efficacemente le emissioni di COV, soddisfacendo gli standard di produzione verdi.

Iii. Scenari di applicazione tipici
La spruzzatura di atomizzazione ad ultrasuoni di fanghi di catalizzatore di elettrodi ha raggiunto l'applicazione industriale in più campi, compreso i seguenti:

● celle a combustibile a membrana di scambio protonico (PEMFC): utilizzate per preparare gli strati di catalizzatore di catodo e anodo. I fanghi di catalizzatore come le leghe PT/C e PT sono uniformemente rivestiti sulla superficie della membrana di scambio di protoni o dello strato di diffusione del gas per migliorare l'attività della reazione catalitica e le prestazioni di diffusione del gas.
● Elettrodi di elettrolisi dell'acqua: catalizzatori di evoluzione dell'ossigeno come iro₂ e Ruo₂ o catalizzatori di evoluzione dell'idrogeno a base di PT -
● Elettrodi a batteria a litio - ioni: utilizzato per ricoprire l'elettrodo positivo (ad es. Licoo₂, LifePo₄) o elettrodo negativo (ad es. Grafite) con rivestimenti per agenti catalizzatori/conduttivi, miglioramento della conduttività dell'elettrodo e capacità di diffusione ionica.
● Elettrodi del sensore: preparazione di rivestimenti elettrodi sensibili (ad es. Lo strato cataliticamente attivo di un sensore di gas) su substrati ceramici o silicio per migliorare la velocità di risposta del sensore e l'accuratezza del rilevamento. ● Celle solari: utilizzate per rivestire lo strato di trasporto di elettroni o lo strato di trasporto di fori di celle solari perovskite e la preparazione del contatore catalitico delle celle sensibilizzate coloranti.