Lonnmeter Group, водещ производител и доставчик на вградени плътномери, е посветила десетилетия на предоставянето на професионални решения за клиенти по целия свят. Тези решения са помогнали на множество промишлени фабрики, електроцентрали и металургични предприятия да намалят разходите и да подобрят ефективността.

Критичната роля на смесването на течен шлам

Производителността на MEA (механичните елементи за обработка на горивни клетки) с водород зависи силно от еднородността и стабилността на катализаторните суспензии. Например, анодните суспензии изискват 15% Pt-C катализатор, равномерно диспергиран в смесен разтворител от 40% дейонизирана вода, 40% метанол и 5% йономерен разтвор; катодните суспензии изискват по-високи пропорции катализатор (20%) и свързващо вещество (10%). Това точно съотношение не само влияе върху физичните свойства на суспензията, но и пряко влияе върху разпределението на каталитично активните центрове и протонната проводимост.

Неправилният контрол на плътността може да причини агломерация или утаяване на катализатора, което води до неравномерна дебелина на покрития катализатор и дори до цялостна производителност на батерията. Например, по-високата плътност може да показва прекомерно изпаряване на катализатора или разтворителя, увеличавайки вискозитета на суспензията и причинявайки дефекти „портокалова кора“ или „дупчица“ по време на нанасянето на покритието; по-ниската плътност може да показва недостатъчен катализатор, който не осигурява адекватни реакционни места и намалява ефективността на батерията.

Ограничения на традиционния контрол на плътността на шлама

Традиционното смесване на катализаторна суспензия разчита на ръчно претегляне и офлайн тестване в първичния процес. Този подход значително изостава от процеса в реално време – получаването на резултати от тестове от вземане на проби често отнема 15–30 минути, като дотогава суспензията може да е постъпила в следващия процес, което води до значителни загуби от повторна обработка.

Ръчните операции трудно откриват агломерация на наноразмерни катализаторни частици. Освен това, фактори като температурни промени и изпарение на разтворителя причиняват динамични колебания в плътността на суспензиите, които традиционните процеси не могат да компенсират в реално време, което допълнително изостря рисковете от нестабилност на качеството.

Принцип на работа и технически предимства

За да се справят с тези предизвикателства, инженерите на Lonnmeter разработиха вградени плътностомери, базирани на принципа на силата на Кориолис, които измерват честотата на вибрациите на флуида, за да получат данни за плътността в реално време с точност до ±0,001 g/cm³. При смесване на суспензии с водородни горивни клетки, тези високопрецизни устройства за мониторинг могат да бъдат инсталирани на изхода на смесителни резервоари или циркулационни тръбопроводи, за да събират непрекъснато данни за плътността и температурата, като компенсационните алгоритми елиминират влиянието на температурата върху плътността.

Освен кориолисовите плътномери, Lonnmeter е разработила и други вградени плътномери, като например камертонни плътномери и ултразвукови плътномери, за да осигури интелигентни сензори за наблюдение на плътността при различни работни условия. Когато установи, че плътността на катодната суспензия надвишава целевата стойност, системата автоматично изчислява отклонението и добавя подходящо количество разтворител чрез дозираща помпа; ако плътността е твърде ниска, се добавя предварително диспергирана катализаторна матерна луга. Този динамичен контрол на веригата не само коригира отклоненията във формулата, но и прогнозира потенциални проблеми чрез анализ на исторически данни. Когато колебанията в плътността надвишат праговете, системата задейства аларми, за да предупреди за потенциална неравномерна дисперсия или фазово разделяне, като по този начин допълнително предотвратява аварии с качеството на партидите.