Lonnmeter Group, nhà sản xuất và cung cấp hàng đầu các máy đo mật độ trực tuyến, đã dành nhiều thập kỷ để cung cấp các giải pháp chuyên nghiệp cho khách hàng trên toàn thế giới. Các giải pháp này đã giúp nhiều nhà máy công nghiệp, nhà máy điện và doanh nghiệp luyện kim giảm chi phí và cải thiện hiệu quả.

Vai trò quan trọng của việc trộn bùn

Hiệu suất của MEA pin nhiên liệu hydro phụ thuộc rất nhiều vào tính đồng nhất và ổn định của bùn xúc tác. Ví dụ, bùn anot cần 15% chất xúc tác Pt-C phân tán đồng đều trong dung môi hỗn hợp gồm 40% nước khử ion, 40% metanol và 5% dung dịch ionomer; bùn catot cần tỷ lệ chất xúc tác (20%) và chất kết dính (10%) cao hơn. Tỷ lệ chính xác này không chỉ ảnh hưởng đến các tính chất vật lý của bùn mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố các vị trí hoạt động xúc tác và độ dẫn proton.

Kiểm soát mật độ không đúng cách có thể gây ra hiện tượng kết tụ hoặc lắng đọng chất xúc tác, dẫn đến độ dày không đồng đều của chất xúc tác được phủ và thậm chí là hiệu suất tổng thể của pin. Ví dụ, mật độ cao hơn có thể chỉ ra quá trình bay hơi chất xúc tác hoặc dung môi quá mức, làm tăng độ nhớt của bùn và gây ra các khuyết tật "vỏ cam" hoặc "lỗ kim" trong quá trình phủ; mật độ thấp hơn có thể chỉ ra chất xúc tác không đủ, không cung cấp đủ các vị trí phản ứng và làm giảm hiệu suất của pin.

Những hạn chế của việc kiểm soát mật độ bùn truyền thống

Trộn bùn xúc tác truyền thống dựa vào việc cân thủ công và thử nghiệm ngoại tuyến trong giai đoạn sơ cấp. Cách tiếp cận này chậm hơn nhiều so với quy trình thời gian thực—việc lấy kết quả thử nghiệm từ mẫu thường mất 15–30 phút, trong thời gian đó bùn có thể đã đi vào quy trình tiếp theo, dẫn đến lãng phí làm lại đáng kể.

Các hoạt động thủ công gặp khó khăn trong việc phát hiện sự kết tụ hạt xúc tác ở quy mô nano. Ngoài ra, các yếu tố như thay đổi nhiệt độ và bay hơi dung môi gây ra biến động mật độ động trong bùn, mà các quy trình truyền thống không thể bù đắp theo thời gian thực, làm trầm trọng thêm rủi ro mất ổn định chất lượng.

Nguyên lý hoạt động và ưu điểm kỹ thuật

Để giải quyết những thách thức này, các kỹ sư của Lonnmeter đã phát triển các máy đo mật độ trực tuyến dựa trên nguyên lý lực Coriolis, đo tần số rung động của chất lỏng để thu được dữ liệu mật độ theo thời gian thực với độ chính xác lên đến ±0,001 g/cm³. Trong quá trình trộn bùn của pin nhiên liệu hydro, các thiết bị giám sát có độ chính xác cao này có thể được lắp đặt tại đầu ra của các bể trộn hoặc đường ống tuần hoàn để liên tục thu thập dữ liệu về mật độ và nhiệt độ, với các thuật toán bù trừ loại bỏ tác động của nhiệt độ lên mật độ.

Ngoài các máy đo mật độ Coriolis, Lonnmeter cũng đã phát triển các máy đo mật độ trực tuyến khác như máy đo mật độ âm thoa và máy đo mật độ siêu âm để cung cấp các cảm biến giám sát mật độ thông minh cho các điều kiện làm việc khác nhau. Khi phát hiện mật độ bùn catốt vượt quá giá trị mục tiêu, hệ thống sẽ tự động tính toán độ lệch và thêm một lượng dung môi thích hợp thông qua một máy bơm định lượng; nếu mật độ quá thấp, chất lỏng mẹ xúc tác được phân tán trước sẽ được thêm vào. Kiểm soát vòng lặp động này không chỉ hiệu chỉnh độ lệch công thức mà còn dự đoán các vấn đề tiềm ẩn thông qua phân tích dữ liệu lịch sử. Khi biến động mật độ vượt quá ngưỡng, hệ thống sẽ kích hoạt báo động để nhắc nhở khả năng phân tán không đồng đều hoặc tách pha, tránh các tai nạn về chất lượng mẻ tiếp theo.