介紹

一、燃料電池催化劑

碳中和、碳達(dá)峰“雙碳”目標(biāo)合規意識，成為2021年高頻詞匯聽得懂。相較于起步較早的發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)協調機製，時(shí)間緊設備製造，任務(wù)重。在此背景下高質量發展，氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了發(fā)展機(jī)遇高質量。“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，從前端制氫到關(guān)鍵技術(shù)提供了遵循，從終端應(yīng)用場(chǎng)景到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，氫能與燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)、覆蓋面廣利用好。隨著近幾年的快速發(fā)展參與水平，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)呈現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)空間，吸引了眾多國(guó)際車(chē)企及核心材料有望、零部件企業(yè)投身布局智能設備。

燃料電池(Fuel Cell)是一種非燃燒過(guò)程的電能轉(zhuǎn)換裝置，利用燃料氣和氧氣以電化學(xué)反應(yīng)方式服務效率，將化學(xué)能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換為電能不要畏懼。

目前全球主流的氫燃料電池包含PEMFC、PAFC蓬勃發展、SOFC等作用。根據(jù)E4tech的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球氫燃料電池中PEMFC（Proton Exchange Membrance Fuel Cells質(zhì)子交換膜型燃料電池）系列產(chǎn)品占據(jù)著一定地位問題，超過(guò)80%的市場(chǎng)由此貢獻(xiàn)應用的選擇；PEMFC以全氟磺酸型固體聚合物為電解質(zhì)，鉑/炭或鉑-釕/炭為電催化劑，氫或凈化重整氣為燃料逐漸顯現，空氣或純氧為氧化劑十大行動，帶有氣體流動(dòng)通道的石墨或表面改性的金屬板為雙極板。其中著力增加，處于“心臟”地位的是催化劑體系，也稱(chēng)為“催化劑墨水”，占據(jù)60%左右的成本背景下。

常規(guī)的鉑炭催化劑墨水示意圖如下所示：催化劑墨水是一種高度復(fù)雜的的材料多種場景，以炭黑作為支撐載體，在其上負(fù)載鉑催化劑開展試點，并由聚合物（導(dǎo)電膠）粘合劑穩(wěn)定先進技術。由于鉑價(jià)格昂貴，所以在制備過(guò)程中需維持鉑的均一有效負(fù)載貢獻力量，降低成本合作；同時(shí)又要避免制備過(guò)程中給到的能量過(guò)大或穩(wěn)定性差從而破壞支撐結(jié)構(gòu)；另外服務好，催化劑墨水分散體系的隨時(shí)間推移的穩(wěn)定性對(duì)催化劑墨水的處理工藝及隨之而來(lái)的大規(guī)模燃料電池制造顯得尤為重要首次。而分散體系中的顆粒大小、濃度及顆粒間相互作用會(huì)影響宏觀(guān)穩(wěn)定性效高化、聚集生產效率、流變學(xué)和電化學(xué)性能。因此部署安排，對(duì)于催化劑墨水的穩(wěn)定性及粒度評(píng)估一直是重點(diǎn)表征項(xiàng)競爭激烈。

二、砂磨機(jī) / 珠磨機(jī)

品牌:

日本HMM推廣開來，APEX系列（實(shí)驗(yàn)室型或生產(chǎn)型）

原理：

珠磨機(jī)的研磨作業(yè)是送料泵將經(jīng)過(guò)預(yù)分散空白區、濕潤(rùn)處理的漿液由研磨缸下方往上送進(jìn)研磨缸內(nèi)，研磨珠比重較重會(huì)往下掉密度增加，使原料在具有壓力的研磨缸內(nèi)產(chǎn)生上下對(duì)流應用優勢，原料在研磨珠間隙中經(jīng)加壓及高速旋轉(zhuǎn)交亙沖擊中，產(chǎn)生乳化信息化、分散發展需要、搓揉、研磨等功能便利性，從而快速達(dá)到要求的粒徑開展研究。

三、微射流均質(zhì)機(jī)

品牌：

意大利PSI方式之一，PSI-20，PSI-40系列（實(shí)驗(yàn)室及中試型）深刻認識；Infinity系列（生產(chǎn)型）

原理：

高壓微射流均質(zhì)機(jī)通過(guò)電液傳動(dòng)的增壓器使物料在高壓作用下以極大的速度流經(jīng)固定幾何結(jié)構(gòu)均質(zhì)腔中的微管通道首要任務，物料流在此過(guò)程中受到超高剪切力、高碰撞力明確相關要求、空穴效應(yīng)等物理作用服務為一體，使得平均粒徑降低、體系分散更加均一特點，由此獲得理想的均質(zhì)或乳化結(jié)果相互配合。

制備關(guān)鍵點(diǎn)：

均質(zhì)腔類(lèi)型、均質(zhì)腔孔徑品質、均質(zhì)壓力

應(yīng)用：

對(duì)于不同領(lǐng)域的各類(lèi)均質(zhì)需求積極回應，大致可以歸納為“乳化型”以及“解團(tuán)聚型”，針對(duì)燃料電池催化劑一般使用“Z”型均質(zhì)腔深化涉外，進(jìn)一步對(duì)物料進(jìn)行去團(tuán)聚全會精神、松團(tuán)作用，此過(guò)程更有利于降低粒徑分布又進了一步、去團(tuán)聚智能化、分散等作用。

四拓展基地、納米粒度及Zeta電位分析儀

品牌：

美國(guó)PSS特性，Nicomp系列（實(shí)驗(yàn)室型）

原理：

納米粒度儀采用動(dòng)態(tài)光散射原理(DLS)檢測(cè)分析樣品的粒度分布×鞒?；诙嗥绽针娪竟馍⑸湓頇z測(cè)ZETA電位共創輝煌。其主要用于檢測(cè)納米級(jí)別及亞微米級(jí)別的體系，粒徑檢測(cè)范圍0.3nm-10um等特點，ZETA電位檢測(cè)范圍為+/-500mV使用。DLS從傳統(tǒng)的光散射理論中分離，關(guān)注光強(qiáng)隨著時(shí)間的波動(dòng)行為不合理波動。我們通過(guò)光強(qiáng)值的波動(dòng)得到自相關(guān)函數(shù)建言直達，從而獲得衰減時(shí)間常量τ，根據(jù)公式換算獲得粒子的擴(kuò)散系數(shù)D助力各業，再根據(jù)Stocks-Einstein方程計(jì)算粒徑大小大部分。

檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)：

粘度重要工具、折光率、溫度

應(yīng)用：

用于分析漿料整體粒徑分布情況（包括平均粒徑更加堅強、PI值提供有力支撐、D90、D10等等）配套設備，判斷配方及工藝制備后粒徑大小是否符合要求分析。

五、顆粒計(jì)數(shù)器

品牌：

美國(guó)PSS不難發現，AccuSizer系列

原理：

單個(gè)粒子通過(guò)狹窄的光感區(qū)時(shí)阻擋了一部分入射光合規意識，引起到達(dá)檢測(cè)器的入射光強(qiáng)度瞬間降低，強(qiáng)度信號(hào)的衰減幅度理論上與粒子橫截面(假設(shè)橫截面積小于光感區(qū)的寬度)推動，即粒子直徑的平方成比例協調機製。用標(biāo)準(zhǔn)粒子建立粒徑與強(qiáng)度信號(hào)大小的校正曲線(xiàn)。儀器測(cè)得樣品中顆粒通過(guò)光感區(qū)產(chǎn)生的信號(hào)有效性，根據(jù)校正曲線(xiàn)計(jì)算出顆粒粒徑先進水平。PSS開(kāi)創(chuàng)性地通過(guò)光散射增加對(duì)小粒子的靈敏度，將單顆粒傳感器的計(jì)數(shù)下限拓展至0.5μm充分發揮。

檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)：

濃度共享、稀釋液/分散液性質(zhì)、流速

應(yīng)用：

定量分析0.5μm以上顆粒粒徑分布及濃度全面展示，彌補(bǔ)粒度分布儀器針對(duì)尾端少量顆粒不敏感性姿勢，從而判斷均質(zhì)工藝是否有效將尾端大顆粒進(jìn)行控制。針對(duì)燃料電池PEMFC催化劑墨水在制備過(guò)程中服務，顆粒計(jì)數(shù)設(shè)備的作用有兩點(diǎn)：1）確認(rèn)樣品前處理操作是否合理去除異常過(guò)大的尾端顆粒重要平臺，避免在均質(zhì)過(guò)程中堵塞均質(zhì)腔。2）優(yōu)化均質(zhì)工藝選擇適用，用于確認(rèn)不同均質(zhì)工藝條件下尾端顆粒的去除情況生動，及顆粒濃度分布的變化（由大顆粒轉(zhuǎn)變成小顆粒）

此外，傳感器檢測(cè)范圍標(biāo)配0.5~400μm核心技術，可拓展至5000μm綠色化，可滿(mǎn)足初始物料及不同均質(zhì)工藝條件下物料的粒度檢測(cè)需求。

二、穩(wěn)定性分析儀

品牌：

德國(guó)LUM效果，LumiFuge或LumiSizer系列

原理：

使用STEP (Space-Time Extinction Profiles) 技術(shù)發展的關鍵，將裝好樣品的樣品管置于平行的單色短脈沖光束中，通過(guò)CCD檢測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穿過(guò)樣品后透光率變化。得到不同時(shí)間系統穩定性，不同位置下樣品透光率譜圖背景下，從而分析樣品在分離過(guò)程中的變化。采用加速離心的方式能夠物理加速樣品重要組成部分，直接且有效測(cè)試樣品穩(wěn)定性。最快可實(shí)現(xiàn)2300倍重力加速度先進技術。無(wú)需稀釋或知道樣品成分傳承，只需要放入樣品就可觀(guān)察整個(gè)樣品的指紋圖譜，可分析樣品不穩(wěn)定的原因（如：分層合作、沉降或絮凝）加以分類(lèi)和理解具有重要意義，并得知穩(wěn)定性排序。同一時(shí)間可最多測(cè)試12個(gè)樣品，此外勃勃生機，可實(shí)現(xiàn)4~60℃范圍內(nèi)溫控，適用范圍廣且省時(shí)省力宣講手段。

檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)：

透光率多種、不穩(wěn)定性指數(shù)、遷移速率極致用戶體驗、指紋圖譜強大的功能、預(yù)估有效期

應(yīng)用：

用于分析整體穩(wěn)定性（包括不穩(wěn)定性指數(shù)、指紋圖譜充分發揮、遷移速率與時俱進、界面追蹤，預(yù)估有效期等等）解決方案，判斷配方及工藝制備后體系穩(wěn)定性是否符合預(yù)期要求更優質。催化劑墨水穩(wěn)定性與研發(fā)及后期生產(chǎn)使用尤為重要。在研發(fā)階段初步建立，快速分析不同配方穩(wěn)定性項目，可加速篩選及優(yōu)化配方體系，加快研發(fā)進(jìn)度重要方式。而在生產(chǎn)階段實施體系，成品穩(wěn)定性則與量產(chǎn)直接關(guān)聯(lián)，如穩(wěn)定性差幅度，對(duì)大規(guī)模量產(chǎn)而言是非常大的挑戰(zhàn)技術創新。此外，物理加速及溫控可有效預(yù)估長(zhǎng)期穩(wěn)定性開展研究。

通過(guò)珠磨機(jī)新型儲能、微射流均質(zhì)機(jī)制備催化劑墨水，結(jié)合DLS應用提升、SPOS以及STEP技術(shù)不同需求，對(duì)鉑炭催化劑墨水進(jìn)行一整套表征。從研發(fā)小試到批量生產(chǎn)新品技，從配方到工藝發展空間，通過(guò)表征數(shù)據(jù)來(lái)直觀(guān)判斷配方、工藝的有效性保持穩定，對(duì)批間差進(jìn)行監(jiān)控就此掀開，來(lái)分析生產(chǎn)工藝的性能變化，例如添加分散劑的含量會(huì)影響最終粒徑的大小、顆粒濃度及體系穩(wěn)定性創造更多，通過(guò)這些表征指標(biāo)可調(diào)整微射流均質(zhì)的壓力和均質(zhì)次數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化制備工藝好宣講。

HMM珠磨機(jī)連日來、PSI微射流均質(zhì)機(jī)、PSS的Nicomp納米粒度儀及AccuSizer系列計(jì)數(shù)粒度設(shè)備和LUM的LumiSizer系列穩(wěn)定性分析儀相結(jié)合不斷進步，提供燃料電池催化劑墨水研發(fā)以及質(zhì)量控制的整套解決方案信息化技術。

1. 燃料電池催化劑油墨的狀態(tài)和穩(wěn)定性

2. 燃料電池鉑碳催化劑的粒徑檢測(cè)及均質(zhì)處理方案