Kā izmantot ultraskaņas atomizāciju, lai izsmidzinātu elektrodu katalizatora vircu?

Šī tehnoloģija izmanto ultraskaņas vibrāciju, lai atomizētu katalizatora vircu sīkos pilienos, kurus pēc tam precīzi nogulsnējas uz pamatnes virsmas, lai veidotu vienotu, augstu - veiktspējas elektrodu pārklājumu.

I. Tehniskais princips
Elektrodu katalizatora vircas ultraskaņas atomizācijas izsmidzināšanas galveno procesu var iedalīt divos posmos: atomizāciju un nogulsnēšanos.

1.1 Ultraskaņas atomizācijas posms
Katalizatora virca (kas sastāv no katalizatora daļiņām, šķīdinātāja, saistviela utt.), Ar barības sistēmas palīdzību tiek piegādāta ultraskaņas atomizācijas sprausla. Ultraskaņas devējs (parasti pjezoelektriskais keramikas materiāls) sprauslā rada augstu - frekvences mehāniskās vibrācijas (parasti 10 - 180 kHz), ja to satrauc augsts - frekvences elektriskais signāls. Šī vibrācijas enerģija tiek pārnesta uz vircas virsmu, liekot vircai pārvarēt virsmas spraigumu un veidot sīkas pilienus (tik mazas kā 1 - 50 μm diametrs), veidojot vienotu atomizācijas konusu.
1.2 nogulsnēšanās posms
Atomizētus pilienus, ko vada nesējgāze (piemēram, saspiesta gaiss vai slāpeklis), ar kontrolētu ātrumu tiek izsmidzināti uz pārklājuma substrāta virsmas (piemēram, protonu apmaiņas membrāna, metāla strāvas kolekcionārs, keramikas substrāts utt.). Pilieni, kas izplatās visā pamatnes virsmā, un šķīdinātājs iztvaiko, galu galā veidojot nepārtrauktu un vienmērīgu katalizatora pārklājumu.

II. Pamatnotības
Salīdzinot ar tradicionālajām pārklājuma tehnoloģijām (piemēram, Doctor Blade pārklājumu, ekrāna drukāšanu un gaisa aerosolu), ultraskaņas atomizācija piedāvā šādas nozīmīgas priekšrocības:

● Augsta pārklājuma vienveidība: ultraskaņas atomizācija rada šauru un konsekventu pilienu lieluma sadalījumu. Apvienojumā ar precizitātes kustības kontroles sistēmām (piemēram, robotizētām rokām un XY stadijām) var sasniegt pārklājuma biezuma novirzes ≤ ± 5%, novēršot tādas problēmas kā malu uzkrāšanās un pinholes, kas saistītas ar tradicionālajiem procesiem.
● Augsta materiāla izmantošana: atomizētas pilieni ir ļoti virziena, izslēdzot ar gaisa aerosolu saistītos "pārmērīgas pasniegšanas" atkritumus. Materiālu izmantošanas līmenis var sasniegt 80% - 95% (salīdzinājumā ar 30% - 50% tradicionālajam gaisa smidzināšanai), padarot to īpaši piemērotu izmaksu samazināšanas vajadzībām dārgmetāla katalizatoros (piemēram, PT/C). ● Excellent controllability of coating thickness: By adjusting parameters such as atomization power, feed rate, nozzle movement speed, and spraying times, coating thickness can be precisely adjusted from the nanometer level (e.g., 100nm) to the micrometer level (e.g., 50μm), meeting the performance requirements of different electrodes (e.g., the catalyst layer thickness of a proton exchange membrane fuel cell is typically 5 - 20μm).
● Spēcīga substrātu savietojamība: atomizācijas process novērš lielu - spiediena gaisa plūsmas triecienu, ļaujot pielietot elastīgus substrātus (piemēram, polimēru membrānas), trauslus substrātus (piemēram, keramikas vafeles) vai jutīgus substrātus, izvairoties no deformācijas vai bojājumiem.
● Videi draudzīgs process: nepastāvīgi atšķaidījumi nav nepieciešami (vai tiek izmantoti minimāli daudzumi). Apvienojumā ar aizzīmogotu smidzināšanas kameru un izplūdes gāzu atjaunošanas sistēmu tas efektīvi samazina GOS emisijas, kas atbilst zaļo ražošanas standartiem.

III. Tipiski pielietojuma scenāriji
Ultraskaņas atomizācijas izsmidzināšana ar elektrodu katalizatora vircām ir sasniegusi rūpniecisku pielietojumu vairākos laukos, ieskaitot šādus:

● Protonu apmaiņas membrānas kurināmā elementi (PEMFC): izmanto katoda un anoda katalizatora slāņu sagatavošanai. Katalizatora vircas, piemēram, PT/C un PT sakausējumi, ir vienmērīgi pārklāti uz protonu apmaiņas membrānas virsmas vai gāzes difūzijas slāņa, lai uzlabotu katalītiskās reakcijas aktivitāti un gāzes difūzijas veiktspēju.
● Ūdens elektrolīzes elektrodi: skābekļa evolūcijas katalizatori, piemēram, IRO₂ un RUO₂, vai Pt - balstīti ūdeņraža evolūcijas katalizatori, uz tādiem substrātiem kā titāna acs un oglekļa papīrs, lai veidotu ļoti aktīvu un stabilu katalītisko pārklājumu.
● Litijs - Jonu akumulatora elektrodi: Izmanto pozitīvā elektrodu (piemēram, licoo₂, lifePo₄) vai negatīvā elektrodu (piemēram, grafīta) pārklāšanai ar katalizatora/vadītspējīgiem aģenta pārklājumiem, uzlabojot elektrodu vadītspēju un jonu difūzijas jaudu.
● Sensora elektrodi: jutīgu elektrodu pārklājumu sagatavošana (piemēram, gāzes sensora katalītiski aktīvais slānis) uz keramikas vai silīcija substrātiem, lai uzlabotu sensora reakcijas ātrumu un noteikšanas precizitāti. ● Saules baterijas: Izmanto perovskite saules bateriju elektronu transporta slāņa vai caurumu transporta slāņa pārklāšanai un krāsvielas katalītiskā pretaplikuma sagatavošanai - sensibilizētās šūnas.