Toyota орталық ғылыми-зерттеу зертханасы: еріткіш құрамы катализатордың қиыршықтығындағы жиынтық құрылымға айтарлықтай әсер етеді

Катализатордың шламының еріткіш құрамы катализатор қабатының тегіне және оның өндірісінің тиімділігіне айтарлықтай әсер етеді. Катализатор қабатының тері құрылымына көптеген факторлар әсер етеді, мысалы, материалдық қасиеттер және технологиялық параметрлер. Иономер адсорбциясы арақатынасы - бұл шөгінділердегі жиынтық құрылымның басым факторы. Бұл мақалада Toyota Орталық ғылыми-зерттеу зертханасының эфирлік композицияның реологиялық қасиеттерге әсері, иономер адсорбциясы және катализатордың шөгінділеріндегі агрегаттардың құрылымдық сипаттамалары бойынша бөліседі.

01

Техникалық құрылым

Катализатор қабатыАвтомобиль жанармай жасушаларыПротонды тасымалдайтын көміртекті катализатор бөлшектері мен иономерлерден тұрады. Жанармай жасушасының энергиямен айырбастау тиімділігі катализатор қабатының кеуекті құрылымына қатты әсер етеді. Кеуекті электродта, электрондар PT / C катализаторында жүргізіледі, протондар иономерде өткізіледі, ал оттегі молекулалары тері тесігі мен иономерлерде таратылады және енеді. Үш зат PT катализаторының бетіне ormr реакциясы арқылы су жасайды. Жанармай жасушасының энергиямен айырбастау тиімділігін арттыру үшін, PT / C бөлшектері мен иономерлердің үш фазалы интерфейсті оңтайландыру үшін, PT / C бөлшектері мен құрылымын реттеу қажет.

Ауыз өндірісінде, өндірістің тиімділігіне байланысты катализатор қабаты әдетте төсеніш жабынымен жабылады. Slit Cloating әдісі - бұл жоғары дәлдікті жабу әдісі. Қаптау құралы Сақтау құрылғысынан саптамадан су құбыры арқылы басылған, ал Slurry жабық субстратқа ауысу үшін саптамадан шашыратылған. Slit қаптамасында, иономер және су алкогольсіз еріткіштері, иономер және алкоголь ерітіндісінен, су қоймасынан жабық құбыр арқылы, ал саңылаулар саптамадан қапталған субстратқа шашыратылады. Катализатордың қиғашын кептіргеннен кейін, кеуекті катализатор қабаты ыстық басу арқылы Протонмен алмасу мембранасына ауысады (мысалы, Toyota-ның екінші буыны »катодты катодты қабатын ауыстыру әдісі сияқты. Жоғарыда аталған процессте дайындаған катализатор қабатының құрылымына көптеген факторлар әсер етеді, мысалы, көміртекті тасымалдаушының, платина және иономердің түрі мен дисперсиясы сияқты материалдық қасиеттері; Катализатордың саңылауларын дайындау процесінде, мысалы, еріткіш құрамы, I / с коэффициенті, температура және дисперсиялық әдіс. Олардың ішінде еріткіш құрамы катализатор қабатының қойылымына айтарлықтай әсер етеді.

Қолданыстағы зерттеулер катализатор қабаттағы қатаң агрегаттардың бар екенін анықтады, бұл көбінесе 100-300 нм, негізінен, көбінесе 20-40 нм бөлшектерден тұрады. Иономердің құрамына және құрамына қарай, бұл агрегаттар бір агломератқа 1-10 мкм мөлшерінде агрегаттарды қалыптастыру үшін одан әрі агломерат. Еріткіш құрамның әсерін жақсы түсіну үшін, оның жұмыс істемеуі үшін, оның пт / с бөлшектердің құрылымына қалай әсер етуі керек, катализаторлы шламдағы PT / C агрегаттарының (катализатор қабатының негізгі шеңберін құрайды) қалай әсер етеді. Бұл мақала Toyota Орталық ғылыми-зерттеу зертханасы жүргізген катализаторлық шламдағы агрегаттардың құрылымдық сипаттамаларына әсерін зерттеуді енгізеді.

02

Зерттеуге дайындық

Зерттеуде қолданылатын еріткіш құрамы этанол, 1-пропанол және диатетон алкогольі болып табылады. Еріткіш полярлықты үш еріткіш композиция арқылы басқаруға болады, ал еріткіш полярлығы Хансеннің ерігіштігімен сипатталады. Полярлық еріткіш жоғарылаған сайын, Иономердегі су көлігінің негізгі тізбегін жояды, нәтижесінде иономердің көміртегі бетіне адсорбциясы және иономер адсорбциясы қатынасы γ (иономердің adsorbed adsorbed adsorbed adsorbed adsorbed adsorbed adsorbed adsorbed adsorbed admalyst-ке жалпы иономерге) артады.

03

Нәтиже талдауы

Келесі суретте 1-суретте катализатордың ағынының β-тұтқырлығының қисықтары, ығысу мөлшері, сақтау модулі және штаммы бар шығындар модульдері және барлық деректер нүктелері және барлық деректер нүктелері катализаторлы сырғанаудағы иономердің † γ негізіндегі түсті кодталған. Зерттеулер көрсеткендей, ығысудың жұқаруы барлық катализаторлы шламдарда байқалады, бұл катализаторлы шламда қалыптасқан агрегаттардың қирағанын көрсетеді. Төмендегі 3-суретте көрсетілгендей, иономер адсорбциялық коэффициенті 0-ден 20% -ға дейін артады, өйткені иономер адсорбциясы коэффициенті 20% -ға дейін, PT / с агрегаттары біртіндеп бұзылғанын көрсетеді.

1-сурет (а) тұтқырлық және вискурс ставкасы, (б) сақтау модульі, (в) Штамм, жоғалу модульі vs. STRIN. Деректер нүктелерінің түсі Иономер адсорбциясы қатынасын көрсетеді (суреттің төменгі жағындағы түс жолағын қараңыз)

Фракталдық өлшем - бұл күрделі пішіндердің бұзылуының өлшемі, әдетте, 0-ден 3-ке дейін, 0-ден 3-ге дейін, диспетерленген бөлшектерді, 1-ден тұратын, 1-ге дейін, тегіс немесе тармақталған желілерді білдіреді, ал 3 тығыз агрегаттарды білдіреді. Нәтижелер көрсеткендей, иономер адсорбциялық коэффициенті ретінде Aglomerates жоғарылайды, ал агломераттар кішігірім агрегаттарға бөлінеді, ал абайлап агрегаттар олардың құрылымын сақтайды. Агрегаттардың диаметрі шамамен 200 нм. Иономер адсорбциясы коэффициентінің бірінші VisoLastic көшіру нүктесінде γ ~ 0%, фракталды өлшем D2 екіншіден 1-ден 1-ге дейін түседі. Екінші өтпелі нүктеде γ ~ 15%, D2 біртіндеп 1-ден 0,5-ке дейін өзгереді. Фракталдық өлшемнің бұралу нүктесінің және реологиялық қасиеттердің дәйектілігі реологиялық қасиеттердің өзгеруі жиынтық құрылымның өзгеруіне байланысты болатындығын көрсетеді.

Жоғарыда айтылған реологиялық қасиеттер мен құрылымдық сипаттамаларға сүйене отырып, Toyota Орталық ғылыми-зерттеу институты катализаторлы сырғанаудағы агрегаттардың ыдырау механизмін ұсынды. Ыңғайлы болу үшін γ ~ 0% және ~ 15WT%, сәйкесінше T1 және T2-дегі екі құрылымдық ауысулар деп аталады. Иономер адсорбциялық коэффициенті бірінші ауыспалы нүктеден төмен болған кезде γ ~ 0% -дан төмен болған кезде, фракталдық өлшем D2-ге жақын, коллоидты гель желісінің құрылымының түзілуін көрсете отырып, 2-ге жақын. Бұл жағдайда, PT / с агрегаттарындағы аз мөлшерде иономердің адсорбциясы арқасында, бөлшектер арасындағы электростатикалық репульсиялар аз, сондықтан жиынтық желінің құрылымы қалыптасады. Коллоидты гель желісінің құрылымының арқасында тұтқырлық пен тепе-теңдік сақтау модулінің екеуі де жоғары.

Т1 құрылымдық ауысу нүктесінде D2 фракталдық өлшем 2-ден 1-ге дейін, бір реттік мөлшердің төмендеуі күрт төмендеді. D2 мәнінің күрт өзгеруі желі құрылымы кішігірім шыбық тәрізді фрагменттерге ыдырайтындығын көрсетеді. Бұл мемлекет бұл жерде мемлекеттік ii ретінде ұсынылған. T1 өтпелі өтпелі нүктесінен кейін D2 мәні біртіндеп азаяды, бұл өзеннің ұзындығы Иономердің жоғарылауымен біртіндеп қысқарады. Toyota Орталық ғылыми-зерттеу зертханасы бұл ұзындығы адсорбцияланған иономер мен гидрофобты (немесе диссипативті тарту) күшіне электростатикалық репульсия арасындағы тепе-теңдікпен анықталады.

Иономер адсорбциялық коэффициентінің одан әрі жоғарылауымен γ, D2 мәні біртіндеп 1-ден 0,5 немесе одан аз уақыт аралығында азаяды. Бұл дегеніміз, фрагменттер оқшауланған агрегаттарды оқшауланған агрегаттарды одан әрі иономер адсорбциясы туындаған жетілдірілген электростатикалық репрессивті өзара әрекеттесу арқылы қалыптастырады дегенді білдіреді. Бұл жоғары дисперсиялық мемлекет мемлекеттік III ретінде анықталған. Бұл кезеңде желі құрылымы жоқ. Сондықтан катализатор сырғанағы Ньютониялық сұйықтық ретінде әрекет етеді.

Қандай нақты еріткіш қасиеттері өзгерістер туғызу үшін Toyota Орталық ғылыми-зерттеу зертханасы шлам сипаттамалары мен еріткіш сипаттамалары арасындағы корреляцияны зерттеді. Иономер адсорбциялық коэффициенті судың салмағы фракциясының жоғарылауымен жоғарылайды деп көруге болады. Бұл гидрофильді еріткіш, өйткені гидрофобиялық еріткіш гидрофобты көміртекті фторлы фторлы фторлы омыртқасын гидрофобты көміртегі бетіне дейін иономирлер мен адсориндермен бекітеді. Бұл сонымен қатар Платина жүктемесінің Иономер адсорбциясына аз әсерін түсіндіреді. Еріткішттің катализаторлық шламының құрылымына әсері HSP-δP HASSIN SONICELITE параметрімен тиімді сипатталуы мүмкін.

Жоғарыда аталған механизмге байланысты HSP-δP жоғарылауы Иономер адсорбциясы арақатынастың өсуіне әкеледі. Нәтижесінде, агрегаттар иілгіш өзара әрекеттесу арқылы құлады, нәтижесінде агрегаттардың FRACTAL өлшемінің төмендеуі әкеледі. Сайып келгенде, тұтқырлық HSP-δP жоғарылағанымен төмендейді. Бір қызығы, HSP-δP-мен байсалды корреляция еріткіште көрсетілетін алкогольдің түріне қарамастан, HSP-δP түріне қарамастан, бұл HSP-δP - бұл катализаторлы қисық сызықтың жиынтық құрылымын және VisaSityNaSity параметрін тиімді басқаратын ерітіндіге сипаттама.

04

Қысқаша мазмұндама

Осы зерттеуде Toyota еріткіш құрамына, иономер адсорбциясының жылдамдығына, иономер адсорбциясының жылдамдығына және катализаторлы шламдардағы агрегаттардың құрылымдық сипаттамаларын зерттеді және катализаторлы шламдардағы агрегаттардың келесі механизмін ұсынды.

Су сияқты полярлы еріткіштерде, еріткіш иономердегі гидрофобты көміртекті-фторлы-фторлы-фтор-фторлы омыртқасын иілгіштігін жұмсартады, нәтижесінде көптеген иономерлердің гидрофобты көміртек бетіне катализатор бөлшектеріне адсорвацияланады. Бұл жағдайда адсорбцияланған иономерлердегі сульфон қышқылы топтары электростатикалық иілгіш өзара әрекеттесуді тудырады, нәтижесінде шамамен 200 нм мөлшері бар PT / C катализаторларының жақсы дисперсті, қатаң және бөлінген агрегаттарын қалыптастыруға әкеледі. Біркелкі таралған болса да, бұл агрегаттар одан әрі кішігірім бөлшектерге механикалық бөлінбейді. Алкогольдің көп мөлшері өсіп келе жатқандықтан, полярлық, мысалы, полярлық диод тәрізді агрегаттардың пайда болуымен, мысалы, полярлар одан әрі азаяды. Осы ауысулардың барлығын еріткіштің полярлығын білдіретін HSP-δP Хансен ерігіштігімен сипаттауға болады. Жоғарыда келтірілген зерттеулер Proton Exchange мембраналық отын ұяшықтарына арналған катализаторлар құрылымы мен тұтқырлығын HSP-δP сипаттаған еріткіш полярлығын бақылау арқылы жобалануы мүмкін екенін көрсетеді.