Ο Όμιλος Lonnmeter, κορυφαίος κατασκευαστής και προμηθευτής ενσωματωμένων μετρητών πυκνότητας, έχει αφιερώσει δεκαετίες στην παροχή επαγγελματικών λύσεων σε πελάτες παγκοσμίως. Αυτές οι λύσεις έχουν βοηθήσει πολλά βιομηχανικά εργοστάσια, σταθμούς παραγωγής ενέργειας και μεταλλουργικές επιχειρήσεις να μειώσουν το κόστος και να βελτιώσουν την αποδοτικότητα.

Ο κρίσιμος ρόλος της ανάμειξης πολτού

Η απόδοση των MEA κυψελών καυσίμου υδρογόνου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ομοιομορφία και τη σταθερότητα των πολτών καταλύτη. Για παράδειγμα, οι πολτοί ανόδου απαιτούν καταλύτη Pt-C 15% ομοιόμορφα διασκορπισμένο σε ένα μικτό διαλύτη 40% απιονισμένου νερού, 40% μεθανόλης και 5% διαλύματος ιοντομερούς. Οι πολτοί καθόδου απαιτούν υψηλότερες αναλογίες καταλύτη (20%) και συνδετικού υλικού (10%). Αυτή η ακριβής αναλογία όχι μόνο επηρεάζει τις φυσικές ιδιότητες του πολτού, αλλά επηρεάζει άμεσα και την κατανομή των καταλυτικών ενεργών θέσεων και την αγωγιμότητα των πρωτονίων.

Ο ακατάλληλος έλεγχος της πυκνότητας μπορεί να προκαλέσει συσσωμάτωση ή καθίζηση του καταλύτη, με αποτέλεσμα το ανομοιόμορφο πάχος του επικαλυμμένου καταλύτη και ακόμη και τη συνολική απόδοση της μπαταρίας. Για παράδειγμα, μια υψηλότερη πυκνότητα μπορεί να υποδηλώνει υπερβολική εξάτμιση του καταλύτη ή του διαλύτη, αυξάνοντας το ιξώδες του πολτού και προκαλώντας ελαττώματα "φλοιού πορτοκαλιού" ή "τρύπας καρφίτσας" κατά την επικάλυψη. Μια χαμηλότερη πυκνότητα μπορεί να υποδηλώνει ανεπαρκή καταλύτη, μη παρέχοντας επαρκείς θέσεις αντίδρασης και μειώνοντας την απόδοση της μπαταρίας.

Περιορισμοί του παραδοσιακού ελέγχου πυκνότητας πολτού

Η παραδοσιακή ανάμειξη πολτού καταλύτη βασίζεται στη χειροκίνητη ζύγιση και στις δοκιμές εκτός σύνδεσης στην πρωτογενή διαδικασία. Αυτή η προσέγγιση υστερεί σημαντικά σε σχέση με τη διαδικασία σε πραγματικό χρόνο—η λήψη αποτελεσμάτων δοκιμών από δειγματοληψία συχνά διαρκεί 15-30 λεπτά, οπότε το πολτό μπορεί να έχει εισέλθει στην επόμενη διαδικασία, οδηγώντας σε σημαντικά απόβλητα επαναλαμβανόμενης επεξεργασίας.

Οι χειροκίνητες λειτουργίες δυσκολεύονται να ανιχνεύσουν τη συσσωμάτωση σωματιδίων καταλύτη σε νανοκλίμακα. Επιπλέον, παράγοντες όπως οι αλλαγές θερμοκρασίας και η εξάτμιση του διαλύτη προκαλούν δυναμικές διακυμάνσεις πυκνότητας στα πολτά, τις οποίες οι παραδοσιακές διαδικασίες δεν μπορούν να αντισταθμίσουν σε πραγματικό χρόνο, επιδεινώνοντας περαιτέρω τους κινδύνους αστάθειας της ποιότητας.

Αρχή λειτουργίας και τεχνικά πλεονεκτήματα

Για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων, οι μηχανικοί της Lonnmeter ανέπτυξαν ενσωματωμένους μετρητές πυκνότητας βασισμένους στην αρχή της δύναμης Coriolis, οι οποίοι μετρούν τη συχνότητα των κραδασμών του ρευστού για να λάβουν δεδομένα πυκνότητας σε πραγματικό χρόνο με ακρίβεια έως ±0,001 g/cm³. Κατά την ανάμειξη πολτού κυψελών καυσίμου υδρογόνου, αυτές οι συσκευές παρακολούθησης υψηλής ακρίβειας μπορούν να εγκατασταθούν στην έξοδο των δεξαμενών ανάμειξης ή των αγωγών κυκλοφορίας για τη συνεχή συλλογή δεδομένων πυκνότητας και θερμοκρασίας, με αλγόριθμους αντιστάθμισης που εξαλείφουν την επίδραση της θερμοκρασίας στην πυκνότητα.

Πέρα από τους μετρητές πυκνότητας Coriolis, η Lonnmeter έχει επίσης αναπτύξει άλλους ενσωματωμένους μετρητές πυκνότητας, όπως μετρητές πυκνότητας διαπασών και υπερηχητικούς μετρητές πυκνότητας, για την παροχή έξυπνων αισθητήρων παρακολούθησης πυκνότητας για διαφορετικές συνθήκες εργασίας. Όταν ανιχνεύει ότι η πυκνότητα του πολτού καθόδου υπερβαίνει την τιμή-στόχο, το σύστημα υπολογίζει αυτόματα την απόκλιση και προσθέτει μια κατάλληλη ποσότητα διαλύτη μέσω μιας αντλίας μέτρησης. Εάν η πυκνότητα είναι πολύ χαμηλή, προστίθεται προδιασπαρμένο μητρικό υγρό καταλύτη. Αυτός ο δυναμικός έλεγχος βρόχου όχι μόνο διορθώνει τις αποκλίσεις του τύπου, αλλά προβλέπει και πιθανά προβλήματα μέσω ανάλυσης ιστορικών δεδομένων. Όταν οι διακυμάνσεις της πυκνότητας υπερβαίνουν τα όρια, το σύστημα ενεργοποιεί συναγερμούς για να προκαλέσει πιθανή μη ομοιόμορφη διασπορά ή διαχωρισμό φάσεων, αποφεύγοντας περαιτέρω ατυχήματα στην ποιότητα της παρτίδας.