CN216024554U - 一种燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，包括原料罐、混合设备、循环水箱和混合料储罐，所述混合设备包括射流装置、混合管道、内置容器和超声发生器，所述射流装置位于所述内置容器的顶部，与置于所述内置容器内部的所述混合管道相连，所述射流装置设有进料口，所述进料口通过进料管与所述原料罐相连，所述内置容器通过进水管和出水管与与所述循环水箱相连，所述混合管道通过出料管与与所述混合料储罐相连，相比于现有技术，本实用新型能够有效解决材料混合和浆料制备过程中颗粒团聚和分散不均匀的问题，能够获得一致性好、稳定性强的混合溶液和浆料。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置。
背景技术
催化剂是燃料电池不可缺少的关键材料，起到加速电极反应、提高能量转化效率的重要作用，其性能的好坏会直接影响燃料电池的发电性能。目前主要采用铂炭催化剂，其制备需要将金属铂粒子、炭颗粒在溶剂中混合，其中金属铂粒子均匀负载在炭颗粒表面十分重要，而由于粒子、颗粒及其相互之间存在范德华力，且与溶剂作用具有不同的Zeta电势，金属铂粒子在炭颗粒表面以及炭颗粒之间会发生不同程度的聚集，形成团聚的大颗粒，造成催化剂电化学比表面积变小，催化性能下降。
在燃料电池的制备工艺中，通过制备催化剂浆料涂覆制成催化剂层从而构成膜电极组件，催化剂浆料包括催化剂颗粒、离子交联聚合物和有机溶剂，催化剂颗粒在有机溶剂中也很容易发生团聚，使得催化剂浆料状态不稳定，产生沉降的聚集块，导致催化剂层分布、厚度的不均匀，影响膜电极组件性能，从而严重阻碍燃料电池的性能发挥。
也就是说，在催化剂制备和催化剂浆料制备的过程中，由于颗粒在溶剂中混合、分散时会发生团聚，会严重影响催化剂及其构成的膜电极组件的制备和性能，最终会导致燃料电池性能不稳定并大幅度下降，因此，在制备催化剂及催化剂浆料时，能够有效的促进颗粒混合及在溶液中均匀分散是十分重要的。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，通过射流撞击和持续超声混合，促进颗粒之间的有效碰撞，有利于金属铂粒子在炭颗粒表面的均匀负载，减少金属铂粒子在炭颗粒表面的集中堆积，并促进颗粒在溶剂中的均匀分散，有利于形成稳定的铂炭颗粒混合溶液和催化剂浆料。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，包括原料罐、混合设备、循环水箱和混合料储罐，所述混合设备包括射流装置、混合管道、内置容器和超声发生器，所述射流装置位于所述内置容器的顶部，与置于所述内置容器内部的所述混合管道相连，所述射流装置设有进料口，所述进料口通过进料管与所述原料罐相连，所述内置容器通过进水管和出水管与所述循环水箱相连，所述混合管道通过出料管与所述混合料储罐相连。
优选的，所述内置容器内装有循环水，所述混合管道置于所述内置容器内浸没在循环水中，呈螺旋状。
优选的，所述射流装置设有至少两个进料口，相邻两个进料口的夹角为65-145°，所述进料口汇聚至所述混合管道，混合溶液从所述原料罐进入所述进料口后，在汇聚处反生撞击混合然后进入所述混合管道。
优选的，所述进水管连接所述内置容器的上方，连接所述循环水箱的下方，所述出水管连接所述内置容器的下方，连接所述循环水箱的上方，所述内置容器内里顶部设有水位探头。
优选的，所述进料管与所述原料罐之间、所述进水管和所述循环水箱之间设有泵，所述出水管设有阀门，循环水从所述循环水箱经所述进水管进入到所述内置容器内，当所述水位探头检测到所述内置容器内的循环水到达最高水位时，所述阀门开启，循环水从所述内置容器内经所述出水管回到所述循环水箱。
优选的，所述超声发生器位于所述内置容器的外部，在所述内置容器内部和所述混合管道内部设有超声探头，对所述内置容器装载的循环水和进入所述混合管道的混合溶液进行超声处理，也就是对所述混合管道内的混合溶液进行内外的双重超声处理。
优选的，所述循环水箱设有温度控制器，可调控循环水的温度在 10-100℃。
优选的，所述进料口与所述进料管、所述内置容器与所述进水管和所述出水管、所述混合管道与所述出料管，均通过连接栓相连。
相对于现有技术，本实用新型至少具有如下有益效果：混合过程采用了射流装置，进料口呈一定角度进行射流汇聚，有利于溶剂中颗粒之间的碰撞混合，促进铂金属粒子在炭颗粒表面均匀负载，减少集中堆积，而混合管道的螺旋结构，以及对混合管道内混合溶液的内外双重超声，进一步增强了颗粒在溶剂中的均匀分散，有利于形成一致性好、稳定性强的混合溶液和浆料。整个材料混合和浆料制备过程可持续进行，时间短、可控性强，还可以通过调节循环水温度控制混合分散环境的一致性，提高分散速率。装置结构简单、操作方便，易于进行工业化应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型结构示意图。
附图标记包括原料罐1、混合设备2、循环水箱3、混合料储罐 4、射流装置5、混合管道6、内置容器7、超声发生器8、进料口9、进料管10、泵11、进水管12、出水管13、水位探头14、阀门15、超声探头16、出料管17、连接栓18、温度控制器19。
具体实施方式
下面结合本实用新型的附图1，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，包括原料罐1、混合设备2、循环水箱3和混合料储罐4，混合设备2包括射流装置5、混合管道6、内置容器7和超声发生器8，射流装置5位于内置容器7的顶部，与置于内置容器7内部的混合管道6相连，射流装置5设有两个进料口9，进料口9 通过进料管10与原料罐1相连，内置容器7通过进水管12和出水管 13与循环水箱3相连，混合管道6通过出料管17与混合料储罐4相连。
内置容器7内装有循环水，混合管道6置于内置容器7内浸没在循环水中，呈螺旋状。
两个进料口9之间的夹角为65°，进料口9汇聚至混合管道6，混合溶液从原料罐1进入进料口9后，在汇聚处反生撞击混合然后进入混合管道6。
进水管12连接内置容器7的上方，连接循环水箱3的下方，出水管13连接内置容器7的下方，连接循环水箱3的上方，内置容器 7内里顶部设有水位探头14。
进料管10与原料罐1之间、进水管12和循环水箱3之间设有泵 11，出水管13设有阀门15，循环水从循环水箱3经进水管12进入到内置容器7内，当水位探头14检测到内置容器7内的循环水到达最高水位时，阀门15开启，循环水从内置容器7内经出水管13回到循环水箱3。
超声发生器8位于内置容器7的外部，在内置容器7内部和混合管道6内部设有超声探头16，对内置容器7装载的循环水和进入混合管道6的混合溶液进行超声处理，也就是对混合管道6内的混合溶液进行内外的双重超声处理。
循环水箱3设有温度控制器19，调控循环水的温度为25℃。
进料口9与进料管10、内置容器7与进水管12和出水管13、混合管道6和出料管17，均通过连接栓18相连。
实施例2
与实施例1不同的是，两个进料口9之间的夹角为145°，温度控制器19调控循环水的温度为100℃。
实施例3
与实施例1不同的是，两个进料口9之间的夹角为105°，温度控制器19调控循环水的温度为10℃。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (8)
1.一种燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，包括原料罐、混合设备、循环水箱和混合料储罐，其特征在于，所述混合设备包括射流装置、混合管道、内置容器和超声发生器，所述射流装置位于所述内置容器的顶部，与置于所述内置容器内部的所述混合管道相连，所述射流装置设有进料口，所述进料口通过进料管与所述原料罐相连，所述内置容器通过进水管和出水管与所述循环水箱相连，所述混合管道通过出料管与与所述混合料储罐相连。
2.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，其特征在于，所述内置容器内装有循环水，所述混合管道置于所述内置容器内浸没在循环水中，呈螺旋状。
3.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，其特征在于，所述射流装置设有至少两个进料口，相邻两个进料口的夹角为65°-145°，所述进料口汇聚至所述混合管道。
4.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，其特征在于，所述进水管连接所述内置容器的上方，连接所述循环水箱的下方，所述出水管连接所述内置容器的下方，连接所述循环水箱的上方，所述内置容器内里顶部设有水位探头。
5.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，其特征在于，所述进料管与所述原料罐之间、所述进水管和所述循环水箱之间设有泵，所述出水管设有阀门。
6.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，其特征在于，所述超声发生器位于所述内置容器的外部，在所述内置容器内部和所述混合管道内部设有超声探头。
7.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，其特征在于，所述循环水箱设有温度控制器，温度控制范围为10℃-100℃。
8.根据权利要求1所述的燃料电池催化剂优化材料混合和浆料制备的装置，其特征在于，所述进料口与所述进料管、所述内置容器与所述进水管和所述出水管、所述混合管道与所述出料管，均通过连接栓相连。
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