گروه لون‌متر، تولیدکننده و تأمین‌کننده پیشرو در زمینه کنتورهای چگالی درون‌خطی، دهه‌ها را به ارائه راه‌حل‌های حرفه‌ای برای مشتریان در سراسر جهان اختصاص داده است. این راه‌حل‌ها به کارخانه‌های صنعتی متعدد، نیروگاه‌ها و شرکت‌های متالورژی کمک کرده است تا هزینه‌ها را کاهش داده و بهره‌وری را بهبود بخشند.

نقش حیاتی اختلاط دوغاب

عملکرد MEA های پیل سوختی هیدروژنی به شدت به یکنواختی و پایداری دوغاب کاتالیزور بستگی دارد. به عنوان مثال، دوغاب آند به 15٪ کاتالیزور Pt-C که به طور یکنواخت در حلال مخلوطی از 40٪ آب دیونیزه، 40٪ متانول و 5٪ محلول یونومر پراکنده شده است، نیاز دارد؛ دوغاب کاتد به نسبت‌های بالاتری از کاتالیزور (20٪) و چسب (10٪) نیاز دارد. این نسبت دقیق نه تنها بر خواص فیزیکی دوغاب تأثیر می‌گذارد، بلکه مستقیماً بر توزیع مکان‌های فعال کاتالیزوری و رسانایی پروتون نیز تأثیر می‌گذارد.

کنترل نامناسب چگالی ممکن است باعث تجمع یا رسوب کاتالیزور شود و در نتیجه ضخامت ناهموار کاتالیزور پوشش داده شده و حتی عملکرد کلی باتری را تحت تأثیر قرار دهد. به عنوان مثال، چگالی بالاتر ممکن است نشان دهنده تبخیر بیش از حد کاتالیزور یا حلال باشد که باعث افزایش ویسکوزیته دوغاب و ایجاد نقص "پوست پرتقالی" یا "سوراخ سوزنی" در طول پوشش می‌شود. چگالی کمتر ممکن است نشان دهنده کاتالیزور ناکافی باشد که در ایجاد مکان‌های واکنش کافی و کاهش راندمان باتری نقش دارد.

محدودیت‌های روش‌های سنتی کنترل چگالی دوغاب

مخلوط کردن دوغاب کاتالیزور سنتی به توزین دستی و آزمایش آفلاین در مرحله اولیه متکی است. این رویکرد از فرآیند در زمان واقعی بسیار عقب می‌ماند - به دست آوردن نتایج آزمایش از نمونه‌برداری اغلب ۱۵ تا ۳۰ دقیقه طول می‌کشد، که تا آن زمان ممکن است دوغاب وارد فرآیند بعدی شده باشد و منجر به ضایعات قابل توجهی در دوباره‌کاری شود.

عملیات دستی برای تشخیص تجمع ذرات کاتالیزور در مقیاس نانو با مشکل مواجه است. علاوه بر این، عواملی مانند تغییرات دما و تبخیر حلال باعث نوسانات چگالی پویا در دوغاب‌ها می‌شوند که فرآیندهای سنتی نمی‌توانند آن را در زمان واقعی جبران کنند و خطرات بی‌ثباتی کیفیت را بیشتر تشدید می‌کنند.

اصل کار و مزایای فنی

برای پرداختن به این چالش‌ها، مهندسان Lonnmeter چگالی‌سنج‌های درون‌خطی را بر اساس اصل نیروی کوریولیس توسعه دادند که فرکانس ارتعاش سیال را برای به دست آوردن داده‌های چگالی در زمان واقعی با دقت تا ±0.001 گرم بر سانتی‌متر مکعب اندازه‌گیری می‌کنند. در اختلاط دوغاب پیل سوختی هیدروژن، این دستگاه‌های نظارتی با دقت بالا را می‌توان در خروجی مخازن اختلاط یا خطوط لوله گردش خون نصب کرد تا به طور مداوم داده‌های چگالی و دما را جمع‌آوری کنند، با الگوریتم‌های جبران‌سازی که تأثیر دما بر چگالی را از بین می‌برند.

فراتر از چگالی‌سنج‌های کوریولیس، شرکت Lonnmeter همچنین چگالی‌سنج‌های درون‌خطی دیگری مانند چگالی‌سنج‌های چنگال تنظیم و چگالی‌سنج‌های اولتراسونیک را توسعه داده است تا حسگرهای هوشمند نظارت بر چگالی را برای شرایط کاری مختلف فراهم کند. هنگامی که تشخیص داده می‌شود چگالی دوغاب کاتد از مقدار هدف فراتر رفته است، سیستم به طور خودکار انحراف را محاسبه کرده و مقدار مناسبی از حلال را از طریق پمپ اندازه‌گیری اضافه می‌کند. اگر چگالی خیلی کم باشد، مایع مادر کاتالیزور از پیش پراکنده شده اضافه می‌شود. این کنترل حلقه پویا نه تنها انحرافات فرمول را اصلاح می‌کند، بلکه مشکلات بالقوه را از طریق تجزیه و تحلیل داده‌های تاریخی پیش‌بینی می‌کند. هنگامی که نوسانات چگالی از آستانه‌ها فراتر رود، سیستم آلارم‌هایی را فعال می‌کند تا پراکندگی غیریکنواخت یا جدایی فازی احتمالی را تسریع کند و از حوادث کیفیت دسته‌ای بیشتر جلوگیری کند.