Ultrahangos permetezés alkalmazása az új energiaiparban

Az ultrahangos permetezési technológia nagy hatékonysága, pontossága és anyagtakarékossága miatt nagyon keresett az új energiaiparban. Különösen az egységes, ultravékony bevonatot igénylő területeken kiváló. 

Alkalmazásának főbb forgatókönyvei és előnyei a következők:

Protoncserélő membrán (PEM)

Gázdiffúziós réteg (GDL)

Elektrolitikus hidrogéngyártás – elektrolizátoros permetezés

Elemek, elektródák és elektrolit membránok

Átlátszó vezető fólia (TCF)

1. Lítium akkumulátor gyártás

Elektróda bevonat:

Katód/anód anyagok: Az ultrahangos permetezés egyenletesen tudja felvinni az aktív anyagok (például LiFePO₄, NMC és grafit) iszapjait, így szabályozható vastagságú (mikrométerszintű) vékony réteget képez, ezáltal javítva az akkumulátor energiasűrűségét és a ciklus élettartamát.

Előnyök: A hagyományos pengebevonattal összehasonlítva csökkenti az anyagpazarlást (a hígtrágya felhasználási arány meghaladja a 90%-ot), megakadályozza a hígtrágya ülepedését, alkalmas nagy viszkozitású vagy nanoanyagokhoz.

Szilárd elektrolit bevonat: ultravékony szilárd elektrolit rétegek (például LLZO) permetezésére használják a felületi érintkezés javítására.

Membrán bevonat:

A kerámia (Al2O3) vagy polimer bevonatok permetezése javítja a membrán magas hőmérséklettel szembeni ellenállását és az elektrolit nedvesíthetőségét.

2. Üzemanyagcellák

Katalizátorréteg (CCM):

A platina katalizátor egyenletes permetezése a protoncserélő membránra (PEM) vagy a gázdiffúziós rétegre (GDL), csökkentve a platina felhasználást (csökkentve a költségeket) és javítva a reakció hatékonyságát.

Elektrolit membrán bevonat: A Nafionhoz hasonló anyagok precíziós permetezése elkerüli a hagyományos eljárásokhoz kapcsolódó duzzadási problémákat.

3. Napelemek

Perovskit napelemek:

A perovszkit prekurzor oldatok permetezése egyenletes filmképződést biztosít nagy területeken, kiküszöbölve a centrifugáláshoz kapcsolódó anyagpazarlást.

Alkalmas rugalmas aljzatokhoz (például PET), elősegítve a könnyű akkumulátorok fejlesztését.

Transparent Conductive Coating (TCO): Indium-ón-oxid (ITO) vagy ezüst nanohuzalok permetezése helyettesíti a költséges vákuumbevonatot.

4. Egyéb új energetikai alkalmazások

Szuperkondenzátorok:

Az aktív szén vagy grafén elektródák permetezése növeli a fajlagos felületet és a töltésátvitel hatékonyságát. Hidrogén tárolási és szállítási anyagok:

A hidrogéntároló tartályok belső felületére blokkoló bevonatot permeteznek, hogy csökkentsék a hidrogén permeációját.

Technikai előnyök

Nagy pontosság: A kis cseppméret (10-50 mikron) alkalmas összetett hordozókhoz (például porózus elektródákhoz).

Alacsony veszteség: Nincs szórópisztoly eltömődés, hígtrágya visszanyerése, alkalmas drága anyagokhoz (például platina és nanoanyagok).

Környezetvédelem és energiatakarékosság: Nincs szükség nagynyomású gázra, csökkentve az oldószer elpárolgását (több mint 30%-kal csökken a VOC-kibocsátás).

Kihívások és trendek

Folyamatoptimalizálás: A hígtrágya reológiáját össze kell hangolni az ultrahangos paraméterekkel (frekvencia és amplitúdó).

Méretezés: Többfúvókás tömb technológia fejlesztése a tömeggyártási követelmények teljesítése érdekében (például GW-méretű akkumulátorgyártó sorok).

Alkalmazkodás új anyagokhoz: Permetező bevonási eljárások fejlesztése olyan feltörekvő anyagokhoz, mint a szilícium anódok és kénkatódok.

Az ultrahangos permetezési technológia az új energetikai berendezések korszerűsítését a nagyobb teljesítmény és alacsonyabb költségek irányába tereli, különösen a vékonyréteg-bevonat területén, felváltva a hagyományos eljárásokat. Az automatizálás növekedésével alkalmazási köre a jövőben várhatóan tovább bővül.

RPS-SONIC Ultrahangos permetező berendezés videók: