Katalitik plyonka tayyorlashda ultratovushli atomizatsiya püskürtme texnologiyasini tadqiq qilish va qo'llash

Yuqori chastotali tebranish aniq atomizatsiya mexanizmiga tayangan holda ultratovushli atomizatsiya püskürtmesi bir xil, past{1}}kinetik-energiya mikrotomchilarini hosil qilishi mumkin, bu esa materialdan foydalanish darajasi 90% dan ortiq bo'lgan ultra yupqa, o'ta izchil katalizator qatlamlarini boshqariladigan cho'ktirish imkonini beradi. Ushbu texnologiya proton almashinuvi membranasi yonilg'i xujayralari, vodorod ishlab chiqarish uchun suv elektrolizi, uglerodni ushlash katalizatori membranalari, fotokatalitik ajratish membranalari va gazni tozalash katalizatori membranalari kabi ilovalarda laboratoriya tadqiqotlaridan asta-sekin sanoat ommaviy ishlab chiqarishga o'tmoqda. Ushbu maqola katalizator membranasini tayyorlash uchun ultratovushli atomizatsiya purkashning asosiy tamoyillari, texnologik afzalliklari, asosiy qo'llash stsenariylari, mavjud texnologik muammolar va kelajakdagi rivojlanish yo'nalishlarini yoritib beradi, bu esa yuqori samarali katalizator membranalarini-keng miqyosda tayyorlash jarayoniga ma'lumot beradi.

1.Katalitik plyonka tayyorlash uchun ultratovushli atomizatsiya purkashning asosiy tamoyillari va tizim tarkibi

1.1 Atomizatsiya plyonkasini shakllantirish mexanizmi

Ultrasonik nozul yuqori chastotali elektr signallarini (20~120kHz) yuqori-chastotali mexanik tebranishlarga aylantiruvchi piezoelektrik keramik o'zgartirgichni o'z ichiga oladi. Bu tebranishlar ko'krak so'nggi yuzida suyuq plyonka uzatiladi, hayajonli davriy kapillyar to'lqinlar. Tebranish energiyasi suyuqlik sirt tarangligi chegarasidan oshib ketganda, suyuqlik plyonkasi parchalanadi va 1 ~ 50 mkm tor taqsimlangan mikro{6}}tomchilarga tarqaladi. Past bosimli gaz tashuvchining oz miqdori tomchilar traektoriyasini yoʻnalishi boʻyicha cheklab qoʻyadi, bu esa past{11}}kinetik-energiya tomchilarining proton almashinuvi membranalari, gʻovakli keramika, uglerod qogʻozi va polimer ajratish membranalari kabi substratlarga bir tekis joylashishiga imkon beradi. Qatlam-qatlam{15}}yoyilishi va erituvchining bug'lanishi qotib, doimiy va bir xil katalitik qatlam hosil qiladi. Butun jarayon yuqori bosim ta'sirisiz-o'tkaziladi, "yumshoq qo'nish plyonkasi" ga erishiladi va substrat deformatsiyasi, mikrog'ovaklarning tiqilib qolishi va katalizator chiqindilarining qaytarilishining oldini oladi.

 

Plyonka{0}}shakllantirish jarayoni katalizator qatlami qalinligini, yuklanishini va g'ovakligini oltita parametr orqali aniq nazorat qilish imkonini beradi: atala oqimi tezligi, ultratovush chastotasi, ko'krak harakat tezligi, substrat isitish harorati, qoplama qatlamlari soni va püskürtme oralig'i. Bu nano o'lchamdagi ultra yupqa katalizator plyonkalarini tayyorlash va ko'p qatlamli gradient gözenek strukturasi katalizator qatlamlarini qurish imkonini beradi.

 

1.2 Tizim tarkibi Katalizator plyonkalari uchun to'liq ultratovushli püskürtme ishlab chiqarish liniyasi quyidagilarni o'z ichiga oladi: ultratovushli atomizatsiya qiluvchi nozullar, yuqori-aniqlikdagi mikro{2}}suyuqlik bilan ta'minlovchi nasoslar, XYZ uch{3}}o'qli harakat platformasi, doimiy haroratli isitish stoli, muhrlangan changni tozalash kamerasi, gaz manbai bosimini tartibga solish, yopiq solventni boshqarish tizimi{4} qurilma. Laboratoriya modeli ish stoli{6}}kichik oʻlchamli qurilma boʻlib, ommaviy ishlab chiqarish liniyasini koʻp{7}}koʻkrak massivlari va rulonli{8}}to{9}}uzluksiz qoplama konstruksiyalari bilan sozlash mumkin, kichik namunalar prototiplashdan tortib-katta maydonda uzluksiz rulon ishlab chiqarishgacha boʻlgan hamma narsaga mos keladi.

 

2. Katalitik membranani tayyorlash uchun ultratovushli atomizatsiya purkashning afzalliklari

2.1 Ajoyib katalitik qatlam bir xilligi va saytdan faol foydalanish sezilarli darajada yaxshilandi

Ultrasonik atomizatsiya tor zarracha hajmi taqsimotiga ega bo'lgan tomchilarni ishlab chiqaradi, katalizator nanopartikulyar cho'kindi va aglomeratsiyani, shuningdek, qahva halqasi ta'sirini samarali ravishda bostiradi. Katalitik qatlam qalinligining og'ishini ±5% ichida nazorat qilish mumkin, buning natijasida birlik maydoniga katalizator yuklanishining yuqori izchilligi. Faol komponentlarning to'liq ta'siri doimiy va to'siqsiz gaz-suyuqlik-qattiq uch-fazali reaksiya interfeysini yaratadi, bu elektrokatalitik reaksiyaning ortiqcha potentsialini sezilarli darajada kamaytiradi. Katalitik faollik bir xil miqdordagi qimmatbaho metallar bilan 10% ~ 20% ga oshadi, bu esa, ayniqsa, ultra{9}}platina va ultra{10}}iridiy miqdori past bo'lgan katalitik membranalarni tayyorlash uchun juda mos keladi.

 

2.2 Qimmatbaho metall materiallaridan juda yuqori darajada foydalanish, ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish

An'anaviy pnevmatik purkashda haddan tashqari purkash yo'qoladi, natijada platina, iridiy va ruteniy kabi qimmatbaho metallar shlamlari sezilarli darajada yo'qoladi. Ultrasonik püskürtme 90% dan ortiq materialdan foydalanish darajasiga erishib, kuchli yo'nalishli cho'kma xususiyatlarini namoyish etadi. An'anaviy jarayonlar bilan solishtirganda, u qimmatbaho metall sarflanadigan materiallarning 30% dan ko'prog'ini tejashi mumkin, bu platina guruhi metallarining tanqisligidan kelib chiqadigan xarajatlar bosimini sezilarli darajada engillashtiradi. Bu kam yuklangan membrana elektrodlarini tijoratlashtirishda xarajatlarni kamaytirishning asosiy yo'lidir. 2.3 Yengil cho'kish mo'rt substratlarni himoya qiladi, bir nechta membrana substratlariga moslashadi.

 

Past tomchi tezligi va past ta'sirli kinetik energiya püskürtme jarayoni proton almashinuvi membranalarining shishishi va teshilishi, gözenekli keramika membranalarining mikropora qulashi yoki polimer ajratish membranalarining deformatsiyalanishiga olib kelishini oldini oladi. U Nafion proton almashinuvi membranalari va anion almashinadigan membranalar kabi moslashuvchan plyonkalarning bir va ikki tomoniga qoplanishi mumkin, shuningdek, uglerod qog'ozi, nikel ko'pik, chuqurchalar keramikasi, PVDF ultrafiltratsiya membranalari va juda kuchli pormonli substratlar{1} asosi bo'lgan titan{1} substratni qo'llab-quvvatlaydigan nosimmetrik shakldagi va g'ovakli substratlarda katalitik qatlamlarni tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin. moslik.

 

2.4 Yuqori jarayonni boshqarish qobiliyati, gradient tuzilmalariga va moslashtirilgan ultra yupqa kompozit katalitik membranalarga moslashish

Segmentli o'zgaruvchan parametrlarni purkash orqali sirt va ichki qatlamlarda turli xil g'ovakliklarga ega bo'lgan gradient katalitik membranalarni tayyorlash mumkin, bu reaktiv massa o'tkazuvchanligini va gazni desorbsiyalash imkoniyatlarini optimallashtiradi. Yagona membrana qatlamining qalinligi yuzlab nanometrlardan bir necha mikrometrgacha aniq nazorat qilinishi mumkin. Ko'p qatlamli muqobil purkash elektroliz, fotokataliz va membranani ajratish kabi bir nechta stsenariylarning konstruktiv dizayn talablariga javob beradigan ikki-funktsional, kompozit katalitik qoplamalarni yaratishi mumkin. Jarayon ommaviy ishlab chiqarishda yaxshi takrorlanish va kuchli barqarorlikka ega.

 

2.5 Yashil va past{1}}ifloslanish, ekologik toza ishlash. Yuqori{3}}bosim, yuqori-bosimli siqilgan havo talab qilinmaydi, bu esa organik erituvchining bug'lanishini kamaytiradi. Ilovadagi erituvchini qayta tiklash tizimi shilimshiqni yopiq-tormozda qayta ishlash imkonini beradi va chiqindi gaz va chiqindi suyuqlik chiqindilari yangi kimyoviy materiallar uchun yashil ishlab chiqarish standartlariga javob beradigan an'anaviy purkash jarayonlariga qaraganda kamroq.

 

Ultrasonik atomizatsiya püskürtme, bir xil plyonka hosil bo'lishining asosiy afzalliklari, yuqori materialdan foydalanish, substratning shikastlanishi va aniq qalinligi nazorati bilan an'anaviy katalitik membranani tayyorlash jarayonlarining o'ziga xos kamchiliklarini bartaraf etadi. U yuqori samarali katalitik membranalarning mikrotuzilma, yuklanish aniqligi va xarajatlarni nazorat qilish boʻyicha asosiy talablariga mukammal darajada javob beradi va hozirda vodorod energiyasi elektrokatalitik membrana elektrodlarini tayyorlashning asosiy texnologiyasiga aylandi. Shuningdek, u uglerodni konversiyalash, suvni tozalash, chiqindi gazlarni tozalash va yangi energiyani saqlash katalitik membrana sohalariga tez kirib boradi. Uskunalarni sanoatlashtirish va texnologik tizimlarni standartlashtirish bilan ultratovushli atomizatsiya purkash muqarrar ravishda turli katalitik membrana materiallarini laboratoriya tadqiqotidan arzon-xarajatga, yirik{5}}miqyosdagi tijoriy ommaviy ishlab chiqarishga olib boradi, bu ikki tomonlama-ko‘mir{7}da yangi energiya va ekologik kataliz sanoatining yuqori sifatli rivojlanishi uchun asosiy jarayonni qo‘llab-quvvatlaydi.