電池行業(yè)應用專題 | 燃料電池催化劑油墨的狀態(tài)和穩(wěn)定性
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摘要:催化劑層作為催化劑包覆膜的活性成分戰略布局,形成了聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的核心集中展示。為了獲得燃料電池的最佳性能具體而言,獲得合適催化劑層的結構和功能性是至關重要的等多個領域。因此催化劑層前體需要被調(diào)整業務,然后將其應用在膜上形成包覆膜。良好的分散特性是催化劑油墨可以大規(guī)模生產(chǎn)的重要前提自主研發。
目的:文中涉及的催化劑油墨制備采取了攪拌以及超聲法力度,采用分析離心法研究了油墨的狀態(tài)和穩(wěn)定性。方法:油墨制備分別采用磁力攪拌以及超聲波的不同放散制備方式意向,采用分析離心法研究了油墨的狀態(tài)和穩(wěn)定性持續發展。
結論:通過Lum穩(wěn)定性分析儀可分析油墨樣品的沉降以及穩(wěn)定性。
關鍵詞:催化劑優勢;燃料電池設計;穩(wěn)定性分析;油墨
在能源研究的歷史中設備製造,燃料電池具有高能效有效性、高功率密度、低工作溫度和強大的耐久性資源配置。而可以直接將氫燃料轉(zhuǎn)化為電能的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池在內(nèi)燃機的替代品種具有很高的優(yōu)勢形勢。催化劑作為包覆膜的活性成分,形成了聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的核心機遇與挑戰。為了獲得燃料電池的最佳性能高效節能,獲得合適催化劑層的結構和功能性是至關重要的。因此催化劑層前體需要被調(diào)整取得明顯成效,然后將其應用在膜上形成包覆膜基地。良好的分散特性是催化劑油墨可以大規(guī)模生產(chǎn)的重要前提。
膜電極組件構成了燃料電池的核心大力發展,通常由陽極和陰極催化劑層約定管轄、聚合物電解質(zhì)膜和氣體擴散層組成。催化劑層是臨界氧化還原和氫氧化反應的所在地集成技術。特別是有利于氧化還原反應的陰極催化層是一個瓶頸新創新即將到來,這使得陰極催化層成為燃料電池的重要性能和成本控制組件。作為一種解決方案創新的技術,增加鉑催化劑的負載可以加速反應設計能力,但是其可擴展性和經(jīng)濟可行性的問題限制了高鉑的負載。因此有序推進,許多關于燃料電池的研究都集中在開發(fā)優(yōu)化的催化劑涂層和膜電極組件布局上適應性。
高功率密度的燃料電池陰極通常是炭黑組成的催化劑油墨制成,形成一個骨架範圍。這個高表面積的框架由鉑粒子作為電催化劑裝飾效果。燃料電池催化劑油墨通常是分散在液體中的,但是這只是過渡狀態(tài),在操作中,催化劑油墨最終作為涂層敷在基底或者膜上有所應。陰極催化層中的Pt/C催化劑粉末分散在含有溶劑(混合物)和離聚物的連續(xù)相中道路。
噴墨打印相對于傳統(tǒng)的超聲波噴涂、刮涂今年、對滾卷涂層等方式具有一定的技術優(yōu)勢空間廣闊,被成功地應用于制造燃料電池。所以在這個過程中油墨的性能變得至關重要真諦所在,碳材料本身有很高的團聚傾向規劃,分散不良的油墨會導致聚集和團聚體的形成,在快速干燥過程中導致無序的、控制不良的層發展。同時團聚體往往會導致噴嘴的堵塞。
樣品配置方法
第一種油墨使用磁力攪拌器在500rpm的24小時內(nèi)混合(油墨樣品MS)推進一步。
第二種油墨使用超聲波浴混合30min(油墨樣品UB)探索創新。
第三組油墨由30min超聲浴,然后10min探針超聲帶動擴大,振幅為20%(UB+S20)前來體驗。
第四種油墨通過30min超聲浴,然后10min探針超聲實現了超越,振幅為70%(UB+S70)發揮重要帶動作用。
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圖一 :檢測結果
穩(wěn)定性分析
采用波長為870nm的光源。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為4000rpm(底部為2300g)確定性。每次測量包括333個剖面圖明確了方向,每175秒記錄一次〕删??傠x心時間為16h初步建立。為了檢驗重現(xiàn)性,每種分散方法在不同的天數(shù)內(nèi)制備了3種不同的油墨樣品(共12個樣本)相對開放,并重復測量三次重要方式。第一個輪廓是紫色,最后一個輪廓為黃色相貫通。
結論
由于所有剖面都被繪制出來增產,除了快速沉積的不分散的樣品,所以譜線彼此非常接近系統。在所有情況下的方法,在沉積實驗的早期開始和接近尾聲時,后續(xù)剖面之間的距離都非常窄方法。這就導致了線條形成了緊湊的紫色和靛藍的片段(實驗的開始階段)生產創效, 以及綠色和黃色的片段(實驗的結束階段)。彎月面位置表現(xiàn)為在距離轉(zhuǎn)子中心110mm的徑向位置之前有一個小谷進行探討。半月板前的傳輸值表示通過空比色管的傳輸緊密協作,所有樣品的透過率為80%。樣品MS大局、UB豐富內涵、UB+S20和UB+S70的測量單元的中間部分(從115mm到120mm)的傳輸分別增加。我們看到樣品在比色管填充高度上的透過率85%效率和安,表明已經(jīng)發(fā)生了明顯沉積就能壓製。
德國LUM: LumiSizer
原理:
使用STEP(Space-Time Extinction Profiles)技術,將裝好樣品的樣品管置于平行的單色短脈沖光束中發揮,通過CCD檢測器實時監(jiān)測穿過樣品后透光率變化品牌。得到不同時間,不同位置下樣品透光率譜圖創造性,從而分析樣品在分離過程中的變化保持穩定。采用加速離心的方式能夠物理加速樣品,直接且有效測試樣品穩(wěn)定性能力。最快可實現(xiàn)2300倍重力加速度。無需稀釋或知道樣品成份,只需要放入樣品就可觀察整個樣品的指紋圖譜長足發展,可分析樣品不穩(wěn)定的原因(如:分層紮實做、沉降或絮凝)加以分類和理解,并得知穩(wěn)定性排序規模設備。同一時間可最多測試12個樣品支撐作用,此外,可實現(xiàn)4~60℃范圍內(nèi)溫控至關重要,適用范圍廣且省時省力著力提升。
應用:
用于分析整體穩(wěn)定性(包括不穩(wěn)定性指數(shù)、指紋圖譜建設項目、遷移速率動手能力、界面追蹤,預估有效期等等)傳遞,判斷配方及工藝制備后體系穩(wěn)定性是否符合預期要求充分。不同改性的多壁碳納米管的穩(wěn)定性對原油采收率(EOR)尤為重要。在研發(fā)階段的發生,快速分析不同配方穩(wěn)定性融合,可加速篩選及優(yōu)化配方體系,加快研發(fā)進度相結合。而在生產(chǎn)階段自主研發,成品穩(wěn)定性則與量產(chǎn)直接關聯(lián),如穩(wěn)定性差新產品,對大規(guī)模量產(chǎn)而言是非常大的挑戰(zhàn)發展成就。此外,物理加速及溫控可有效預估長期穩(wěn)定性建議。
圖三:STEP計數(shù)原理圖
圖四:儀器外觀
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