
燃料电池-行业设备专用的燃料电池点胶机
燃料电池是一种新能源生成方式。即利用电化学反应产生电流。电化学反应的产物是:1 - 电流,2 - 热量,3 — 水。(见右侧阴极动画图片)
燃料电池生成能源的方式,是使氢气(气体)和氧气(常用空气)穿过催化剂(阳极为 pt,阴极为 pt+ru)时发生化学反应,生成的氢电子在外部通路流动,同时氢质子则穿过电解质膜。
燃料电池的组成
燃料电池有几个基本组成部分。其最简单的组成形式通常包括阳极、阴极、电解质膜、气体扩散层和支撑板。这些元件组堆叠组合在一起,(类似于电池)便可以获得所需的电压或电源。
催化剂墨水
在 pem 和 dmfc 中,电化学反应发生在氢气 (h 2) 和氧气之间 (o 2)。需使用催化剂引发反应,(通常)采用铂 (pt 78) 作催化剂。pt(价格昂贵的稀有金属)首先烧结在碳 (c 6) 颗粒上,随后浸入溶液中(通常以 ipa 或水作溶剂)。其中还需使用过氟磺化聚合物。在溶剂挥发后将碳/pt 粘结在基材上。
催化剂墨水具有较低的粘度。采用低粘度是为使电化学反应获得最佳的结果,通常只在基材上涂敷数层很薄的墨水层。随后将墨水溶液刷涂、喷涂、丝印(某些情况下)或喷射式点涂在电解质膜和/或气体扩散层上。
电解质膜是一种塑料膜(类似于聚酯薄膜)。该材料选用杜邦 nafion,是一种含聚合物的过氟磺化材料。其中聚合物可以吸收磺酸,而过氟化材料则具有疏水性。磺酸是一种活性材料,能传递质子并使电子移动到外部电路中。
nafion 材料可以为液态形式,与其他材料组合成膜。
气体扩散层采用纸质材料,通常采用碳布,用于防止吸潮。
催化剂涂敷方式
催化剂可用刷涂、丝印、喷涂或喷墨方式进行涂敷,但目的都是为了获得具有可控的膜厚和一定的平方厘米密度的涂层。这些技术为开发者的研究或能实现的极限提供了更多的想法。
刷涂(简单直接)可以快速覆盖一定区域,但无法获得所需密度或膜厚。
丝印工艺适合大面积覆盖和大批量制造使用。该工艺要求采用不同形状或厚度的丝网,因此更换丝网既费时间,又耗成本。
丝印工艺适合大面积覆盖和大批量制造使用。该工艺要求采用不同形状或厚度的丝网,因此更换丝网既费时间,又耗成本。
其中喷雾涂敷最为常用,因为价格便宜(气刷或小型喷枪可在当地汽车零件商店购买),易于操作(操作员培训),便于清洁/更换。
喷射式点涂通用性最强。喷墨式点胶能编程控制不同形状、图案或设计的应用。同时还具有简单的清洁和更换操作。
催化剂墨水的所需膜厚和密度,反过来又会影响到薄膜的效率和能源生成效果。薄膜密度最依赖于喷射技术。
催化剂(粉末形式)与一些较低粘度溶剂介质进行混合。随后可以喷涂材料(可雾化的形态),使其均匀分布,并快速挥发掉溶剂介质。由于碳/铂颗粒较小,需要多道涂敷后才可获得所需密度及相应膜厚。
为方便控制密度,可使用称重器测定点胶工艺中材料流动到薄膜的情况。通过测定给定时间内的材料用量(源于点胶工艺),可以进行初步的计算来控制薄膜所需涂敷量(通常控制点胶工艺的切向速率)。
催化剂具体要求
采用喷涂或喷墨式技术时,大多数的催化剂墨水通常选用低粘度稀流体。采用刷涂和丝印技术时,通常选用较稠的催化剂墨水。不同的粘度对关键参数的控制具有不同的挑战。
低粘度会引起铂颗粒发生沉降,导致密度改变。因此,搅拌材料有助于使颗粒保持悬浮,获得合适的密度。尽管粘稠材料(用于刷涂或丝网印刷时)需要采用非挥发性配方,但该工艺要求使用烤炉来干燥或固化所涂敷的材料。为了解决材料的这种特殊性(实现颗粒沉积、气体排放和薄膜固定),工作平台和所用软件需要相应添加选装件或附属功能。
燃料电池点胶机
燃料电池元件的点胶应用多种多样,依燃料电池的类型而定。pem 和 dmfc 要求将催化剂加载到薄膜上,但点胶成型、密封操作和粘结应用需作相应研究,
链接
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燃料电池超声喷涂系统有许多综合的特征和优点:
• 可配XY轴运行
• 降低了溢涂的浪费和大气污染
• 维修期和停工期极短
• 自动清洗式的超声喷嘴不易阻塞
• 在顶部投料最大化的同时,受控制的速度将不会损害或干扰组件
• 喷雾形式的调整范围为2 毫米 - 38 毫米 (0.080” - 1.50”)
• 等于或大高于.02 马里/分钟的大范围的传输速率
燃料电池超声喷涂系统是一个完整的、便于操作的、钛黑或碳黑催化剂的喷涂系统。它结合了思诺泰独有的Microspray低压超声喷雾嘴来产生一个受控的、高度集中的喷雾束。一个单独的控制模块控制着输入系统/输出系统的功能。
系统结合了低压气体及思诺泰独特微雾化超声波喷嘴,产生一束轻柔及高度聚焦性雾化颗粒。而压缩的气体(典型1psi)被引入气罩内之空气扩散室,产生出一致及均布的气流环绕在喷嘴的雾化表面。由超声产生的喷雾会立即形成喷雾流。气体罩上有一个可调整的调焦装置,该装置对喷雾宽度实施完全控制。
喷雾的覆盖是弓形的。弓形的宽度可以通过移动调焦装置的进出进行控制。喷嘴和工件之间的距离可以从几乎接触变为大约两英寸的距离。














