Aplicarea pulverizării cu ultrasunete în industria energiei noi

Tehnologia de pulverizare cu ultrasunete este foarte căutată în noua industrie energetică datorită eficienței sale ridicate, preciziei și conservării materialelor. Excelează în special în zonele care necesită acoperiri uniforme, ultra-subțiri. 

Următoarele sunt principalele sale scenarii de aplicare și avantaje:

Membrană de schimb de protoni (PEM)

Stratul de difuzie a gazelor (GDL)

Producția de hidrogen electrolitic - Pulverizarea cu electrolizor

Baterii și electrozi și membrane electrolitice

Film conductor transparent (TCF)

1. Fabricarea bateriilor cu litiu

Acoperirea electrodului:

Materiale catod/anod: Pulverizarea cu ultrasunete poate aplica uniform nămoluri de materiale active (cum ar fi LiFePO₄, NMC și grafit) pentru a forma un strat subțire cu grosime controlabilă (la nivel de micrometru), îmbunătățind astfel densitatea energiei bateriei și durata de viață a ciclului.

Avantaje: În comparație cu acoperirea tradițională a lamei, reduce risipa de material (rata de utilizare a șlamului depășește 90%), previne sedimentarea șlamului și este potrivit pentru vâscozitate ridicată sau nanomateriale.

Acoperire cu electrolit solid: Folosit pentru pulverizarea straturilor de electrolit solid ultra-subțiri (cum ar fi LLZO) pentru a îmbunătăți contactul interfacial.

Acoperire cu diafragmă:

Pulverizarea acoperirilor ceramice (Al₂O₃) sau polimerului îmbunătățește rezistența la temperaturi înalte a diafragmei și umectarea electrolitului.

2. Pile de combustie

Strat de catalizator (CCM):

Pulverizarea uniformă a catalizatorului de platină pe membrana schimbătoare de protoni (PEM) sau pe stratul de difuzie a gazelor (GDL), reducând utilizarea platinei (scăderea costurilor) și îmbunătățind eficiența reacției.

Acoperire cu membrană electrolitică: pulverizarea de precizie a materialelor precum Nafion evită problemele de umflare asociate proceselor tradiționale.

3. Celule solare

Celule solare perovskite:

Pulverizarea soluțiilor precursoare de perovskit realizează formarea uniformă a peliculei pe suprafețe mari, eliminând risipa de material asociată cu acoperirea prin spin.

Potrivit pentru substraturi flexibile (cum ar fi PET), promovând dezvoltarea bateriilor ușoare.

Acoperire conductivă transparentă (TCO): pulverizarea cu oxid de indiu staniu (ITO) sau nanofire de argint înlocuiește acoperirea costisitoare în vid.

4. Alte aplicații noi de energie

Supercondensatori:

Pulverizarea electrozilor cu cărbune activ sau grafen crește suprafața specifică și eficiența transferului de sarcină. Materiale pentru depozitarea și transportul hidrogenului:

Straturile de blocare sunt pulverizate pe suprafața interioară a rezervoarelor de stocare a hidrogenului pentru a reduce permeația hidrogenului.

Avantaje tehnice

Precizie ridicată: Dimensiunea mică a picăturilor (10-50 microni) este potrivită pentru substraturi complexe (cum ar fi electrozii poroși).

Pierderi reduse: Fără înfundare a pistolului de pulverizare, recuperarea nămolului, potrivit pentru materiale scumpe (cum ar fi platina și nanomaterialele).

Protecția mediului și economisirea energiei: nu este necesar gaz de înaltă presiune, reducând volatilizarea solvenților (emisiile de COV sunt reduse cu peste 30%).

Provocări și tendințe

Optimizarea procesului: este necesară potrivirea reologiei nămolului cu parametrii ultrasonici (frecvență și amplitudine).

Scalare: Dezvoltarea tehnologiei cu mai multe duze pentru a îndeplini cerințele de producție în masă (cum ar fi liniile de producție de baterii la scară GW).

Adaptarea la noi materiale: Dezvoltarea proceselor de acoperire prin pulverizare pentru materiale emergente, cum ar fi anozii de siliciu și catozii de sulf.

Tehnologia de pulverizare cu ultrasunete conduce la modernizarea noilor echipamente energetice către performanțe mai mari și costuri mai mici, în special în domeniul acoperirii în strat subțire, înlocuind procesele tradiționale. Odată cu creșterea automatizării, domeniul său de aplicare este de așteptat să se extindă și mai mult în viitor.

Videoclipuri cu echipamente de pulverizare cu ultrasunete RPS-SONIC: