Toyota Central Research Suvatoratory: Solvent Completosion သည်ဓာတ်ကူပစ္စည်း Slurry ရှိစုစုပေါင်းဖွဲ့စည်းပုံကိုအလေးအနက်ထားသည်

ဓာတ်ကူပစ္စည်း Slurry ၏အရည်ပျော်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှုသည်ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာ၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့်၎င်း၏အတိုင်းအတာထုတ်လုပ်မှုထိရောက်မှုကိုအကျိုးသက်ရောက်သည်။ ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာ၏ဖွဲ့စည်းပုံကိုရုပ်ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများနှင့်လုပ်ငန်းစဉ် parametersters ကဲ့သို့သောအချက်များစွာကြောင့်ထိခိုက်သည်။ ionomer adsorption အချိုးသည် slurry ရှိစုစုပေါင်းတည်ဆောက်ပုံကိုလွှမ်းမိုးသောအဓိကအချက်ဖြစ်သည်။ ဤဆောင်းပါးတွင် Toyota Central Research Sufficatory ၏ Rheological Properties နှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာလက္ခဏာများနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာလက္ခဏာများနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာလက္ခဏာများကိုသုတေသနပြုသည်။

01

နည်းပညာဆိုင်ရာနောက်ခံ

၏ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာမော်တော်ယာဉ်လောင်စာဆဲလ်များပရိုတွန်များကိုလွှဲပြောင်းပေးသည့်ကာဗွန်ထောက်ခံသောဓာတ်ကူပစ္စည်းနှင့် ionomers များပါဝင်သည်။ လောင်စာဆဲလ်၏စွမ်းအင်ပြောင်းလဲခြင်းထိရောက်မှုသည်ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာ၏ဖွဲ့စည်းပုံကိုနက်နက်ရှိုင်းရှိုင်းထိခိုက်သည်။ poroous electrode တွင်အီလက်ထရွန်များသည် PT / C Catalyst တွင်ပြုလုပ်သည်။ ပရိုတွန်များကို ionomer တွင်ပြုလုပ်သည်။ တှေ့ဆုံဆွေးနွေးမှုသုံးခုသည် PT Catalyst ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် Orr တုံ့ပြန်မှုမှတစ်ဆင့်ရေကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။ လောင်စာဆဲလ်၏စွမ်းအင်ပြောင်းလဲခြင်းထိရောက်မှုကိုတိုးမြှင့်နိုင်ရန်အတွက် PT / C အမှုန်များနှင့် ionomers များ၏အနေအထားနှင့်ဖွဲ့စည်းပုံကိုအဆင့်သုံးဆင့်ကိုထိန်းထားရန်လိုအပ်သည်။

အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုတွင်ထုတ်လုပ်မှုမြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်မြင့်မားမှုကြောင့်ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာသည်များသောအားဖြင့်အလျားလိုက်အပုံးခြယ်ထားသောလုပ်ငန်းစဉ်အားဖြင့်ဖုံးအုပ်ထားသည်။ အဆိုပါ Slit Completion နည်းလမ်းသည်မြင့်မားသောတိကျစွာဖြင့်တိကျသောနည်းလမ်းဖြစ်သည်။ အပေါ်ယံအခမ်းအနားကိုသိုလှောင်ရေးကိရိယာမှထောက်ပံ့ရေးပိုက်လိုင်းမှတစ်ဆင့် nozzzzzzzzzzzzzzzzzzzzy မှပက်ဖြန်းထားသည်။ Slit Complemit Method တွင် PT / C အမှုန်များ, ionomer နှင့် water ath-athold solvent တို့ဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားသောဓာတ်ကူပစ္စည်း Slurry သည်သိုလှောင်ရေးကိရိယာမှ supply fozzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzy မှကူးစက်သည်။ Catalyst Slurry ကိုခြောက်သွေ့အောင်လုပ်ပြီးနောက် porous ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာကို The Toyota's Secon-Genear of Mirai Foul Layrai Foel Cater Cell) အတွက် Proton လဲလှယ်သည့်အမြှေးပါးသို့ပြောင်းရွှေ့သည်။ အထက်ပါလုပ်ငန်းစဉ်ကပြင်ဆင်ထားသောဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာ၏ဖွဲ့စည်းပုံသည်ကာဗွန်သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး, ပလက်တီနမ်နှင့် ionomer တို့၏အမျိုးအစားနှင့်ကွဲပြားမှုအခြေအနေကဲ့သို့သောအချက်များစွာအပါအ 0 င်အချက်များစွာကြောင့်ဖြစ်သည်။ Solvent ဖွဲ့စည်းမှု, I / C အချိုးအစား, ၎င်းတို့အနက်အရည်ပျော်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှုသိသိသာသာဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာ၏စွမ်းဆောင်ရည်ကိုသိသိသာသာအကျိုးသက်ရောက်သည်။

လက်ရှိလေ့လာမှုများအရဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာရှိတင်းကျပ်သော Egyles ၏တည်ရှိမှုသည်အဓိကအားဖြင့် PT / C Catalyst အမှုန်များကိုအရွယ်အစား 20-40 NM ဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားသည်။ Iionomer ၏ပါဝင်မှုနှင့်ဖွဲ့စည်းမှုပေါ် မူတည်. ဤအချက်များသည် 1-10 μm၏စုစည်းမှုများကိုစုစည်းရန်နောက်ထပ် agglomerate များစုစည်းထားသည်။ စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ်အရည်ပျော်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှု၏အကျိုးသက်ရောက်မှုကိုပိုမိုနားလည်နိုင်ရန်အတွက် Solvent ဖွဲ့စည်းမှုသည် PT / C အမှုန်များစုစည်းမှုဖွဲ့စည်းပုံကိုမည်သို့အကျိုးသက်ရောက်ကြောင်းရှင်းလင်းရန်လိုအပ်သည်။ ဤဆောင်းပါးသည် Toyota Central Research Suardatory မှပြုလုပ်သောဓာတ်ကူပစ္စည်း Slurring တွင်စုစည်းထားသည့်အစုံ၏ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာသွင်ပြင်လက္ခဏာများအပေါ်ပါ 0 င်မှုဆိုင်ရာလက္ခဏာများအပေါ်သက်ဆိုင်ရာဖွဲ့စည်းမှု၏အကျိုးသက်ရောက်မှုကိုလေ့လာခြင်းကိုမိတ်ဆက်ခဲ့သည်။

02

သုတေသနပြင်ဆင်မှု

လေ့လာမှုတွင်အသုံးပြုသောအရည်ပျော်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှုသည်အီသနော, 1 - Propanol နှင့် Diacetone အရက်ဖြစ်သည်။ အဆိုပါအရည်ပျော်ပစ္စည်း polarity ကို solvent ရေးစပ်သီဂိုစီသုံးခုမှတဆင့်ကြီးမားသောအကွာအဝေးကျော်ထိန်းချုပ်နိုင်ပါသည်။ Polarity တိုးလာသည်နှင့်အမျှ Polar Solvent သည် ionomer အတွင်းရှိရေသယ်ယူပို့ဆောင်ရေး၏အဓိကကွင်းဆက်ကိုတွန်းလှန်ပြီး caromer surface တွင် ionomer ၏အဓိကစက်များနှင့် ionomer itsorption အချိုးγ (ionomer အချိုး) (ionomer) တွင်စုစုပေါင်း ionomer မှ itsorbed) တိုးပွားလာသည်။

03

ရလဒ်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာ

အောက်ဖော်ပြပါပုံ 1 တွင်ဓာတ်ကူပလန့်နှင့်အတူဓာတ်လှေကားနှင့်အရှုံးနှင့်အတူ dataomer နှင့်အတူ ionomer γနှင့်အတူ dataomer နှင့်အတူ ionomer အချိုးအစားအပေါ်အခြေခံပြီး data point အပေါ်အခြေခံပြီး data codulus ၏အောက်ပါပုံ 1 သည်အောက်ပါပုံ 1 တွင်ပြဌာန်းချက်များကခါးဆစ်များမှာအရောင်အသွေးစုံလင်သောအရောင်များဖြစ်သည်။ လေ့လာမှုများအရညှပ်ပါးလွှာသည် catalyst slurries အားလုံးနီးပါးတွင်ကြည့်ရှုနိုင်ကြောင်းပြသခဲ့သည်။ အောက်ဖော်ပြပါပုံ 3 တွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း ionomer adsoriss အချိုးသည် 0 မှ 20% အထိတိုးလာသည်နှင့်အမျှဝိသေသတန်ဖိုးများအားလုံးကျဆင်းလာသည်။

ပုံ 1 (က) viscosity vs. shearus, (ခ) သိုလှောင်မှုဆိုင်ရာ modulus vs. strain vs. strain, (ဂ) အရှုံး, အချက်အလက်အချက်များ၏အရောင်သည် ionomer adsorission အချိုးγ (ကိန်းဂဏန်း၏အောက်ခြေရှိအရောင်ဘားကိုကြည့်ပါ)

fractal dimension သည်ရှုပ်ထွေးသောပုံသဏ် regulary ာန်၏အတိုင်းအတာတစ်ခုဖြစ်သည်။ ယေဘုယျအားဖြင့် 0 မှ 3 အထိအထိ 0 မှ 3 အထိရှိသည်။ ရလဒ်များအရ ionomer adsoriss အချိုးအစားသည် ion γတိုးများလာသည်နှင့်အမျှ Agglomerates သည်သေးငယ်သောစုစုပေါင်းများအဖြစ်သီးခြားစီခွဲထားပြီးမတူကွဲပြားသောစုစည်းမှုသည်သူတို့၏ဖွဲ့စည်းပုံကိုဆက်လက်ထိန်းသိမ်းထားသည်။ စုစည်းမှုစုစုပေါင်းအချင်း 200 NM အကြောင်းကိုဖြစ်ပါတယ်။ ionomer adsoriss adsorption အချိုးအစား၏ပထမဆုံး viscoelastic အသွင်ကူးပြောင်းမှုတွင်γ ~ 0% သည် 2 မှ 1 အထိသိသိသာသာကျဆင်းသွားသည်။ ဒုတိယအသွင်ကူးပြောင်းမှုအမှတ်သည်ဒုတိယအကြိမ်အကူးအပြောင်းနေရာမှာ 1 မှ 0.5 အထိတဖြည်းဖြည်းပြောင်းလဲသွားသည်။ fractal dimension ၏အလှည့်အပြောင်းတစ်ခု၏ရှေ့နောက်ညီညွတ်မှု၏ရှေ့နောက်ညီညွတ်မှုသည် rheological ဂုဏ်သတ္တိများပြောင်းလဲခြင်းသည်စုစုပေါင်းဖွဲ့စည်းပုံပြောင်းလဲမှုကြောင့်ဖြစ်သည်ဟုဖော်ပြထားသည်။

Toyota Central Research Institution မှလေ့လာတွေ့ရှိသောဘာသာရေးဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာလက္ခဏာများအပေါ် အခြေခံ. Toyota Central Construction Institution မှအဆိုပြုထားသော Catalyst Slurry တွင်ပြိုကွဲစေသောယန္တရားများကိုအဆိုပြုထားသည်။ အဆင်ပြေစေရန်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာအသွင်ကူးပြောင်းမှုနှစ်ခုသည် ~ ~ 0% နှင့် ~ 15WT% ကို t1 နှင့် t2 ဟုခေါ်သည်။ ionomer adsorption အချိုးသည်ပထမအသွင်ကူးပြောင်းမှုအမှတ်ထက်နိမ့်သောအခါ Frogractal Dimension D2 သည် Colloidal Gel ကွန်ယက်ဖွဲ့စည်းပုံကိုဖော်ပြသည်။ ဤပြည်နယ်တွင် PT / C စုစုပေါင်းအနေဖြင့် ionomer ပမာဏသေးငယ်သည့်အမှုန့်များနှင့်စပ်လျဉ်း။ အမှုန်များအကြားလျှပ်စစ်ဓာတ်အားပြတ်တောက်မှုမှာသေးငယ်သည်။ ထို့ကြောင့်စုစုပေါင်းကွန်ယက်ဖွဲ့စည်းပုံကိုဖွဲ့စည်းသည်။ Colloidal Gel ကွန်ယက်ဖွဲ့စည်းပုံ၏တည်ရှိမှုကြောင့်, အတွင်းရှိအတွင်းရှိအတွင်းရှိဗူးတူးနှင့် equilibrium သိုလှောင်မှု modulus သည်မြင့်မားသည်။

ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံအသွင်ကူးပြောင်းမှု T1 တွင် Fractal Dimension D2 သည် 2 မှ 1 အထိသိသိသာသာကျဆင်းသွားသည်။ D2 တန်ဖိုးရှိချွန်ထက်သောပြောင်းလဲမှုသည်ကွန်ယက်ဖွဲ့စည်းပုံကိုသေးငယ်သောလှံတံကဲ့သို့အပိုင်းအစများအဖြစ်ပြိုကွဲသွားသည်ကိုဖော်ပြသည်။ ဤပြည်နယ်ကိုပြည်နယ် II ကိုဤနေရာတွင်ဖော်ပြထားသည်။ ချွန်ထက်သောအကူးအပြောင်းနေရာ T1 ပြီးနောက် D2 တန်ဖိုးသည်တဖြည်းဖြည်းလျော့နည်းလာသည်။ Toyota Central Research Suardatoratorator ကဤအရှည်ကို ionomer ionomer နှင့် hydrophobic (သို့မဟုတ် dissionophobic) အင်အားစုများနှင့် hydrophobic (သို့မဟုတ် dissionophobic) အင်အားစုများအကြားဟန်ချက်ညီမှုဖြင့်ဆုံးဖြတ်သည်။

ionomer adsoriss adsoriss အချိုးအစားပိုမိုမြင့်တက်လာခြင်းနှင့်အတူ D2 တန်ဖိုးသည် 1 မှ 0.5 သို့မဟုတ်ထိုထက်နည်းသည်အထိတဖြည်းဖြည်းလျော့နည်းစေသည်။ ဆိုလိုသည်မှာအပိုင်းအစများသည်ပိုမိုသော ionomer adsorption ကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော Electrostatic Repseter Interaction မှတစ်ဆင့်သီးခြားခွဲထားသည့်အစိတ်အပိုင်းများကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ဤသည်အလွန်အမင်းလူစုခွဲထားသောပြည်နယ်ကိုပြည်နယ် 3 အဖြစ်သတ်မှတ်သည်။ ဒီအဆင့်မှာကွန်ယက်ဖွဲ့စည်းပုံမရှိဘူး။ ထို့ကြောင့်ဓာတ်ကူပစ္စည်း Slurry သည် NewTonian အရည်တစ်မျိုးအဖြစ်လုပ်ကိုင်သည်။

မည်သည့်သတ်သတ်မှတ်မှတ်ဆိုင်ရာစစ်တမ်းခံမှုများကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်ကိုဆုံးဖြတ်ရန် Toyota Central Research Laboratory သည် Slurry ၏ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့်အရည်ပျော်ပစ္စည်းလက္ခဏာများအကြားဆက်စပ်မှုကိုလေ့လာခဲ့သည်။ ionomer adsorission အချိုးသည်ရေကိုယ်အလေးချိန်ကျမှုတိုးများလာခြင်းနှင့်အတူတိုးပွားလာသည်ကိုတွေ့မြင်နိုင်သည်။ ဘာဖြစ်လို့လဲဆိုတော့ hydrophobic solvent သည် hydrophobic solvent သည် ionomer ကာဗွန်ကာဗွန်ကာဗွန်ကာဗွန်မီးခြစ်များသို့ hydrophobic ကာဗွန်မျက်နှာပြင်သို့ကျောရိုးကိုတွန်းလှန်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် Eonomer Adsorption တွင်ပလက်တီနမ်၏သေးငယ်သောအကျိုးသက်ရောက်မှုကိုပိုမိုအကျိုးသင့်အကြောင်းသင့်ရှိသည်။ အဆိုပါဓာတ်ကူပစ္စည်း slurry ဖွဲ့စည်းပုံရှိအရည်ပျော်ပစ္စည်း၏အကျိုးသက်ရောက်မှုကို Hansen Solubily Parameter Parameter HSP-δp-δp-δpမှထိရောက်စွာသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုထိရောက်စွာသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုထိရောက်စွာသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုထိရောက်စွာသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုထိရောက်စွာသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုထိရောက်စွာဖော်ပြနိုင်သည်။

အထက်ပါယန္တရားကြောင့် HSP-δpတိုးများလာခြင်းက ionomer adsoriss အချိုးအစားကိုတိုးပွားစေသည်။ ရလဒ်အနေဖြင့်စုစည်းမှုများသည်အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုများဖြင့်ပြိုကျခြင်း, နောက်ဆုံးတွင် HSP-δpတိုးမြှင့်ခြင်းနှင့်အတူရောက်ရှိမှုကိုလျော့နည်းစေသည်။ HSP-δpနှင့်အတူလေ့လာတွေ့ရှိရသည့်ဆက်နွယ်မှုသည် Solvent တွင်ရှိသောအရက်အမျိုးအစားကိုလိုင်းတစ်ခုတည်းဖြင့်သာကိုယ်စားပြုနိုင်သည်။

04

အကျဉ်းချုပ်

ဤလေ့လာမှုတွင် Toyota သည်အရည်ပျော်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှုကိုပြောင်းလဲခြင်းအားဖြင့် viscer slursions တွင်အဖွဲ့အစည်း၏ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာလက္ခဏာများနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာသွင်ပြင်လက္ခဏာများနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာသွင်ပြင်လက္ခဏာများနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုစုံစမ်းစစ်ဆေးခြင်းနှင့်ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာစုစည်းမှုဆိုင်ရာဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာလက္ခဏာများကိုစုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။

ရေကဲ့သို့သော Polar Solvents တွင်အရည်ပျော်ပစ္စည်းသည် hydrophobic ကာဗွန်ကာဗွန်ကားကိုတွန်းလှန်။ ionomer တွင် hydrophobic carbon-fluorine ကျောရိုးကိုတွန်းလှန်ပြီး hydrophobic ကာဗွန်ကာဗွန်မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိဓာတ်ကူပစ္စည်းအမှုန်များပေါ်သို့ ionomers များစွာကိုစုပ်ယူနိုင်သည်။ ဤကိစ္စတွင်စကြသော ionomers ရှိ Sulfonic acid အုပ်စုများသည်လျှပ်စစ်ဓာတ်အားဖြည့်တင်းသောအပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုများကိုထုတ်လုပ်သည်။ တစ်ပုံစံတည်းသောလူစုခွဲနေလျှင်ပင်ဤစုစည်းမှုများကိုပိုမိုသေးငယ်သောအမှုန်များသို့နည်းစနစ်များပိုင်းခြားခွင့်မပြုနိုင်ပါ။ Polarity သည်အရက်ပါဝင်မှုနှင့်အတူလျော့နည်းသွားသည်နှင့်အမျှ ionomers များသည်စုစုပေါင်းမျက်နှာပြင်မှဖယ်ရှားပစ်လိုက်သည့်အခါ, ဤအသွင်ကူးပြောင်းမှုအားလုံးကို Hansen Solubility HSP-δpသည်အရည်ပျော်ပစ္စည်း၏ polarity ကိုကိုယ်စားပြုသော Hansen Solubily HSP-δpဖြင့်သွင်ပြင်လက်ခဏာရှိသည်။ အထက်ဖော်ပြပါလေ့လာမှုများအရပရိုတွန်ဖလှယ်မှုအတွက်ပံ့ပိုးမှုအမြှေးပါးဆဲလ်များကိုစုစည်းသည့်အမြှေးပါးဆဲလ်များကိုစုစည်းထားသည့်အမြှေးပါးဆဲလ်များကိုရှာဖွေခြင်းဖြင့်ပြုလုပ်နိုင်သည်ကို HSP-δpမှသွင်ပြင်လက္ခဏာများကိုထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့်ဒီဇိုင်းရေးဆွဲခြင်းကိုဖော်ပြသည်။