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超声波喷涂能源涂层

时间:2024-10-28     【原创】

  超声波喷涂是太阳能电池、燃料电池、硅电池涂层沉积的理想选择,并且越来越多地用于喷涂工艺的研究和生产。超声波喷涂能源材料技术可用于在任何宽度的基材上沉积均匀且极薄的涂层。超声波喷涂技术可实现非常薄且均匀性极高的涂层,从而提高电子转化率和传输率。

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  超声波燃料电池催化剂涂层系统


  燃料电池催化剂涂层系统可产生高度均匀,可重复和耐用的涂层,特别适合这些挑战性应用。从研发到生产,我们的防堵塞技术可以更好地控制涂层属性,显著减少原材料用量,并减少维护和停机时间。


  超声镀膜系统可在燃料电池和质子交换膜(PEM)电解器(如Nafion)的电解工艺上产生高度耐用、均匀的碳基催化剂墨水涂层,而膜不会变形。均匀的催化剂涂层沉积在PEM燃料电池、GDL、电极、各种电解质膜和固体氧化物燃料电池上,喷涂的悬浮液包含炭黑墨水、PTFE粘合剂、陶瓷浆料、铂和其他贵金属。也可以使用超声波喷涂其他金属合金,包括金属氧化物悬浮液的铂、镍、铱和钌基燃料电池催化剂涂层,以制造PEM燃料电池、聚合物电解质膜(PEM)电解槽、DMFC(直接甲醇燃料电池)和SOFC(固体氧化物燃料电池)可产生大负荷和高电池效率。


  研究证明,使用超声波喷涂的膜中铂的利用率约为95%。


  催化剂溶液不会阻塞超声波喷嘴,从而可提供均匀、无缺点的燃料电池催化剂涂层,并具有从超低流量到生产规模流量的受控液滴尺寸。另外,我们的超声波喷嘴非常适合将聚合物溶液(例如PTFE粘合剂)喷涂到GDL上,以增强电解过程中的亲水性或疏水性。


  燃料电池超声波涂层技术


  应用


  燃料电池质子交换膜


  膜电极喷涂


  PEMs


  GDLs


  DMFCs(直接甲醇燃料电池)


  SOFCs(固体氧化物燃料电池)的涂层制备


  催化剂涂层制备


  气体扩散层喷涂


  双极板涂层制备


  特点&优势


  在MEA制造中提高了很高的铂利用率,高达90%


  高度多孔的涂层非常耐用,可防止催化剂层开裂或剥落


  减少了50%以上的材料消耗,同时减少了过度喷涂,从而节省了昂贵的催化剂墨水


  干净、精确的喷涂,易于定型以适合各种应用


  高度可控的喷雾易于制备均匀度高、均一性好的膜层


  高频率的振动使得喷头不易堵塞


  超低流速能力,间歇性或连续性


  超声波振动不断破碎附聚的颗粒并使它们均匀分散;最大限度地利用铂


  能够以非常小的液体样品大小涂覆PEM(涂覆多个PEM仅需要10ml催化剂溶液),研发阶段的理想选择


  最适用于高振动燃料电池应用,例如汽车部件


  电解槽涂层


  超声波喷涂设备用于许多电解涂层应用中。催化剂层的高度均匀性和悬浮颗粒的均匀分散能够创造非常高效的电解槽涂层,无论是单面还是双面。在绿色氢气生产中,氢气是通过电解分解水产生的,只产生氢气和氧气。超声波喷涂设备在这个真正的绿色能源生产过程中为电解槽涂上涂层。


  在大量氢燃料电池生产中,验证了超声波喷涂设备用于PEM电解槽涂层是理想的方式,它是将碳基催化剂油墨喷涂到电解质膜上的理想选择。超声波喷涂设备是完全自动化的,能够双面涂布,并能够将不同的催化剂配方应用于膜的每一侧。涂层的耐久性和可重复性被证明优于其他涂层方法,通常不仅能够延长涂层PEM得使用寿命,还能够提供更高的效率。


  在碳捕获电解应用中,超声波涂层设备将催化剂应用于膜,用于在进入大气之前分离和捕获二氧化碳。二氧化碳与工业过程中产生的废气流中的其他气体分离,例如燃煤和天然气发电厂或钢铁和水泥厂的废气流;旨在减少碳排放,以应对全球变暖。通常,捕获的二氧化碳可以被加工成有价值的碳基副产品,如塑料、橡胶或燃料。


  燃料电池传感器


  我们公司具有完善的燃料电池技术,可应用于传感器领域,制备的燃料电池传感器具有高灵敏度,长寿命及性能优异等特点。我们的超声波燃料电池技术设计得益于数十年的经验及从广泛的测试和研发中获得的知识。使用我们超声波燃料电池膜电极制备设备可以满足所有级别的传感器批准标准,包括警用,汽车锁车应用等。


  本质上,每个燃料电池气体传感器都包括一个工作电极(或阳极)和一个反电极(或阴极),它们由电解质隔开,通常由多孔固体隔开,该固体吸收剂浸渍酸性电解质。燃料气体的电化学氧化导致产生电势差,这导致电子从阳极流向阴极,并且可以检测到该电流和/或电势差。以乙醇气体传感器为例,基于燃料电池技术的电化学气体传感器与用于检测酒精的膜一起展示,表现出出色的灵敏度、良好的线性度以及低至25ppm的乙醇检测。我们的超声波涂层系统用于许多电解涂层应用。催化剂层的高度均匀性和悬浮颗粒的均匀分散导致了非常高效的电解槽涂层,无论是单面还是双面。


  超声涂层技术可应用于哪些传感器:


  乙醇气体传感器


  酒精传感器结合了我们超声波燃料电池镀膜技术,是集成到您的传感器生产设备中并节省开发成本的具有成本效益的选择。


  氧气气体传感器


  人们一直对低成本、低维护和更通用的氧气纯度测量方法感兴趣。专门针对氧气的原电池型微型燃料电池满足各种要求,并且的操作非常简单。


  氨气传感器


  氨气传感器基于微型燃料电池原理进行检测,效果更好、低噪声、检测精度高、使用寿命长等突出优点。


  一氧化碳传感器


  超声波燃料电池喷涂设备应用于一氧化碳传感器,一氧化碳传感器基于微型燃料电池原理进行检测。


  二氧化碳传感器


  以二氧化碳传感器为例,基于燃料电池技术的电化学气体传感器与用于检测二氧化碳的膜一起展示,表现出出色的灵敏度.


  氢气传感器


  以氢气传感器为例,基于燃料电池技术的电化学气体传感器与用于检测氢气的膜一起展示,表现出出色的灵敏度.


  甲醛气体传感器


  超声波燃料电池镀膜技术可应用于甲醛传感器领域,该传感器基于微型燃料电池原理进行检测,采用固体电解质,这样的传感器具有抗干扰能力强、寿命长、使用范围宽等突出优点。


  电化学型空气质量传感器


  电化学型空气质量传感器基于微型燃料电池原理进行检测的空气质量传感器,采用固体电解质结合贵金属催化剂进行检测。


  燃料电池气体传感器


  超声波燃料电池镀膜技术可应用于燃料电池气体传感器领域,该传感器基于微型燃料电池原理进行检测,采用固体电解质,这样的传感器具有抗干扰能力强、寿命长、使用范围宽等突出优点。


  通常使用超声喷雾热解技术形成均匀的薄膜氧化铟锡(ITO)、掺杂铝的氧化锌(AZO)、氧化锌(ZnO)和掺杂氟的氧化物层。这种独特的工艺需要专业的涂层设备来创造必要的涂层厚度和形态,在高温环境中喷涂腐蚀性溶液。


  在高温超声喷雾热解过程中,将诸如铝锌氧化物的前体溶液喷射到加热到大约300-500摄氏度的基底上。溶剂在运输过程中蒸发,ZnO晶体膜生长在基板表面,通常是钠钙或其他玻璃上。衬底温度通常决定薄膜的形态特征。


  超声波喷涂湿法沉积为制造商提供了一种替代真空沉积和溅射的经济高效的方法,具有更高的转移效率。超声波雾化喷嘴产生的液滴尺寸高度均匀,可以实现最佳尺寸的液滴以进行热解反应,并且在沉积过程中,所有液滴将以相同的方式同时反应。这就产生了一个高效的TCO生产过程,无论是在研发还是大批量生产中。


  薄膜太阳能电池


  超声波喷涂技术被认为是一种有效的薄膜涂层制备工艺,可用于制备薄膜太阳能电池的各种功能层,例如TCO涂层(透明导电氧化物);增透膜和增透膜的制备;钙制备活性层,例如钛矿石,量子点,缓冲层或有机层;并喷涂制备透明导电膜涂层,例如CNT(碳纳米管),银纳米线和石墨烯。在薄膜太阳能电池功能层的制备过程中,超声波喷头和雾化装置可以将前驱体或悬浮液准确地涂覆在基板表面上。


  超声喷涂系统的成本远低于CVD和溅射设备的成本,这可以降低制造薄膜太阳能电池的每瓦成本,同时仍能提供更高的电池效率。


  超声波涂层技术


  应用


  活性层:OPV、钙钛矿、CIGS、CdTe、CZTS、DSC


  量子点


  缓冲层和/或有机层


  TCO层:ITO、ZnO(掺杂有Ga、Al、In)、CdO、SnO2


  CNTs/银纳米线/石墨烯


  防反射(AR)涂层


  特点&优势


  钛合金和不锈钢结构,耐腐蚀


  液体利用率>95%


  具有较高的均匀性和良好的附着力


  粒径是可选的,可以更灵活地影响涂层的通孔特性


  高度可控的喷涂产生可靠,一致的结果


  不易堵塞的超声波喷头


  太阳能板涂层


  超声波喷涂系统为许多太阳能电池应用提供了一种低成本解决方案。典型的应用之一是在太阳能电池玻璃板上喷涂抗反射膜和抗反射膜。我们的超声波喷嘴可以制备均匀且致密的纳米薄膜,例如TiO2和SiO2,以提高玻璃的透射率。另一个典型的应用是在光伏玻璃上制备亲水性和疏水性自清洁涂料。与传统的空气喷涂相比,超声波喷涂具有高精度薄膜厚度控制、均匀性高、飞溅少,原料利用率高4倍的显著优势。与镀膜和CVD等涂层工艺相比,超声喷涂具有较高的性价比,尤其是对于大面积涂层,其成本大大降低,


  超声喷涂技术在太阳能电池板上的另一个典型应用是在面板上涂覆焊剂。超声波喷涂技术可以实现非常精确的加料和涂布,并可以最大程度地减少过喷的浪费,从而制备致密,光滑和均匀的助焊剂涂料。


  太阳能电池的超声波涂层技术


  特点&优势


  清洁、精确的喷涂,易于定型以适合各种应用


  高度可控的喷涂产生可靠,一致的结果


  不易阻塞的超声波喷头


  超低流速喷涂,间歇性或连续性


  超声波振动会不断破碎聚集的颗粒,并使它们均匀分散


  钙钛矿太阳能电池涂层


  钙钛矿太阳能电池一般由透明导电基底、载流子传输层、钙钛矿层以及金属电极组成。超声波喷涂技术被认为是一种有效的薄膜涂层制备工艺,可用于制备薄膜钙钛矿太阳能电池的各种功能层,例如TCO涂层(透明导电氧化物);增透膜和增透膜的制备;钙制备活性层,例如钛矿石,量子点,缓冲层或有机层;超声波喷涂系统为许多太阳能电池应用提供了一种低成本解决方案。超声波喷涂具有高精度薄膜厚度控制、均匀性高、飞溅少,原料利用率高4倍的显著优势。与镀膜和CVD等涂层工艺相比,超声喷涂具有较高的性价比,尤其是对于大面积涂层,其成本大大降低。


  超声波涂层技术


  特点&优势


  清洁、精确的喷涂,易于定型以适合各种应用


  高度可控的喷涂产生可靠,一致的结果


  不易阻塞的超声波喷头


  超低流速喷涂,间歇性或连续性


  超声波振动会不断破碎聚集的颗粒,并使它们均匀分散


  浆料处理


  超声波浆料处理设备因超声波能够瞬时的声空化效应,产生搅拌,特别有利浆料的分散解聚制备。


  超声波分散形成的颗粒平均尺寸,可为0.1~10um


  较强的可控性和可重复性


  超声波分散效率高,速度快


  超声波是一种广泛使用的技术,用于可靠和有效地分散和解聚浆料颗粒。浆料的配方必须适当混合以获得充分的润湿性和分散性。超声波纳米分散设备能够处理高粘度浆料和复合材料。


  超声波纳米分散设备能够产生高剪切力,是一种高效的浆料解聚和分散的解决方案。超声波分散机相较于传统的搅拌机和混合机,能够有效的缩短处理时间,提高质量,保证产品一致性。超声波处理器可以轻松处理高粘度、大体积和研磨性材料。通过超声波浆料处理设备的应用,颗粒可以均匀地减小到纳米尺寸并整合到高性能纳米复合材料中。


  优势:


  原材料节省达95%


  减少浪费和大气污染


  减少维修和停机时间


  喷涂精细涂层


  均一性高


  喷头不易堵塞


  超低流量,可间歇式或连续式工作


  喷涂膜层均匀可控


  在喷涂过程中,超声振动使悬浮的团聚颗粒分散


  应用:


  燃料电池


  薄膜光伏电池


  薄膜太阳能涂料


  钙钛矿太阳能电池


  CIGS/CzTS太阳能电池


  CdTe太阳能电池


  有机太阳能电池


  太阳能玻璃制造


  硅光伏电池


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