本技术涉及电化学储能工艺设备,具体涉及一种在多孔电极上负载催化剂的负载设备。
背景技术:
1、随着可再生能源的快速发展,对储能技术的需求也在逐年增加,液流电池作为一种新型高效、本征安全、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的电化学储能技术,具备广阔的前景。在液流电池中,电极材料常为导电性优良且疏松多孔的石墨毡,由于电极表面是发生氧化还原反应的场所,因此通常将具有催化活性的催化剂负载于多孔电极表面,来提高电极材料的表面活性。传统方法一般采用浸泡或者滴涂,然后干燥来实现催化剂的负载,存在催化剂容易沉积、负载不均匀以及负载后容易脱落等问题,导致所制作的活性多孔电极材料出现失效的情况。
2、现有专利“cn212651826u-催化剂自动负载设备”中,公布了一种利用过饱和溶液工艺负载的设备技术,采用动态浸渍法,设计一种容器,容器随底盘做圆周运动,在离心力的作用下,容器内的溶液液面会在不同位置产生起伏,对载体产生冲击力,使溶液搅动,在溶液摩擦力和重力的共同作用下,载体在溶液中产生上下翻动,实现载体与溶液的交换接触,但是利用该负载设备进行负载无法控制载体上催化剂的分布情况和实际催化剂附着量。专利“cn219419093u-一种在多孔电极上负载催化剂的负载设备”中,公布了一种动态循环工艺实现催化剂在多孔电极表面负载的设备,该设备负载液在循环过程中浓度会发生变化,而且在与多孔电极接触时催化剂溶液的量无法控制,导致多孔电极表面催化剂会存在分布不均匀的问题。总言之利用现有负载设备进行负载普遍具有负载不均匀、负载量不确定的问题,影响电极材料的表面活性。
技术实现思路
1、本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足,提供一种负载均匀、负载定量的在多孔电极上负载催化剂的负载设备。
2、为解决上述技术问题,本实用新型采用以下技术方案:
3、一种在多孔电极上负载催化剂的负载设备,包括用于负载催化剂的模组、用于给所述模组的出液口定量输送催化剂负载液的供料机构和用于烘干带有催化剂负载液的多孔电极的烘干装置,所述模组上的出液口与多孔电极均匀接触。
4、作为上述技术方案的进一步改进:
5、所述模组包括模头和伺服驱动系统,所述出液口设在所述模头上,所述伺服驱动系统用于控制模头在上下及前后方向上的运动,在所述伺服驱动系统的作用下,所述模头上的出液口与多孔电极精准接触。
6、所述模头包括正模板、副模板及垫片,所述垫片以可拆卸的方式连接在正模板和副模板之间,所述正模板和副模板之间留有用于流出催化剂负载液的缝隙,所述正模板上设有注液孔,所述注液孔与供料机构连接,所述正模板上设有流道,所述流道与注液孔连通;所述伺服驱动系统包括直线导轨、滚珠丝杆、支撑型材及伺服电机,所述滚珠丝杆安装在支撑型材上,所述直线导轨与滚珠丝杆连接,所述模头安装在直线导轨上,所述伺服电机设有两个,两个所述伺服电机分别驱动直线导轨与滚珠丝杆的运动。
7、所述供料机构包括混液罐和供液泵,所述混液罐与供液泵通过供液管道连通,所述混液罐和供液泵之间的供液管道上设有流量控制阀,所述供液泵通过供液管道与模头连接,所述混液罐的顶部设有加液口,所述流量控制阀包括执行机构和流量显示仪表。
8、所述混液罐上设有搅拌装置,所述搅拌装置包括连接法兰、搅拌电机、螺杆及叶片,所述搅拌电机通过连接法兰安装在混液罐的顶部,所述螺杆的一端与搅拌电机连接,所述螺杆的另一端与叶片可拆卸连接,所述叶片设在混液罐内部,所述混液罐上设有浓度监测装置,所述浓度监测装置包括探头和浓度显示仪表,所述探头延伸至混液罐内的溶液中。
9、所述混液罐的底部设有排液管,所述混液罐与所述排液管之间设有排液阀门。
10、包括用于多孔电极成卷收放的收卷装置和放卷装置,所述收卷装置和放卷装置安装在机架上并分设在机架的两端,所述收卷装置和放卷装置均包括驱动电机、支架、磁粉制动器及气胀轴组,所述支架安装在机架上,所述驱动电机安装在支架上,所述驱动电机通过磁粉制动器与气胀轴组连接,所述气胀轴组与多孔电极连接,所述模组设在收卷装置和放卷装置之间。
11、所述收卷装置和放卷装置之间对应设有两组导向辊组件,各所述导向辊组件包括上导向辊和下导向辊,多孔电极从所述上导向辊和下导向辊之间穿过。
12、两组导向辊组件之间设有用于对导向辊组件进行托举的镂空板,所述镂空板的下侧设有废料槽,所述废料槽包括斜坡底、漏液孔、漏液管道、废料阀门和槽体,所述斜坡底从槽体两侧沿槽体中部向下倾斜,所述漏液孔设在斜坡底的最低位置处,所述漏液管道与漏液孔连通,所述废料阀门设在漏液管道上。
13、所述烘干装置包括用于恒温烘干涂覆催化剂后多孔电极的烘干炉,所述烘干炉设在两组导向辊组件之间,所述烘干炉包括保温罩、支撑架、加热管及托举板,所述加热管安装在支撑架上,所述托举板设在加热管上方,所述保温罩罩设在托举板上方,所述托举板镂空设置。
14、与现有技术相比,本实用新型的优点在于:本实用新型的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,供料机构将催化剂负载液定量的输送至模组,使模组实现精准负载催化剂,然后从模组上的出液口输出,出液口与多孔电极均匀接触,涂覆完成后,最后由烘干装置进行烘干,从而实现均匀精准定量的负载涂覆,控制了负载液的供应量以及使负载液均匀涂布,实现了多孔电极低成本(≤40元/m2)、高效率(30-60m2/h)、高质量(平均偏差率≤10%)负载催化剂。经该负载设备负载催化剂后的多孔电极,具有负载均匀、负载定量的优点,负载后的电极材料表面活性好,提高了液流电池性能。能够实现负载量1-3mg/cm2的区间,单位面积上不同多孔电极之间负载量平均偏差值5-10%之间,也就是说单位面积上催化剂负载量偏差值≤0.2mg/cm2,充分保证了多孔电极材料在批量化工业生产中的稳定性和产品的一致性。
1.一种在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:包括用于负载催化剂的模组(1)、用于给所述模组(1)的出液口定量输送催化剂负载液的供料机构(2)和用于烘干带有催化剂负载液的多孔电极(100)的烘干装置,所述模组(1)上的出液口与多孔电极(100)均匀接触。
2.根据权利要求1所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:所述模组(1)包括模头(11)和伺服驱动系统(12),所述出液口设在所述模头(11)上,所述伺服驱动系统(12)用于控制模头(11)在上下及前后方向上的运动,在所述伺服驱动系统(12)的作用下,所述模头(11)上的出液口与多孔电极(100)精准接触。
3.根据权利要求2所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:所述模头(11)包括正模板(111)、副模板(112)及垫片(113),所述垫片(113)以可拆卸的方式连接在正模板(111)和副模板(112)之间,所述正模板(111)和副模板(112)之间留有用于流出催化剂负载液的缝隙,所述正模板(111)上设有注液孔(1111),所述注液孔(1111)与供料机构(2)连接,所述正模板(111)上设有流道(1112),所述流道(1112)与注液孔(1111)连通;所述伺服驱动系统(12)包括直线导轨(121)、滚珠丝杆(122)、支撑型材(123)及伺服电机(124),所述滚珠丝杆(122)安装在支撑型材(123)上,所述直线导轨(121)与滚珠丝杆(122)连接,所述模头(11)安装在直线导轨(121)上,所述伺服电机(124)设有两个,两个所述伺服电机(124)分别驱动直线导轨(121)与滚珠丝杆(122)的运动。
4.根据权利要求2所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:所述供料机构(2)包括混液罐(21)和供液泵(22),所述混液罐(21)与供液泵(22)通过供液管道(23)连通,所述混液罐(21)和供液泵(22)之间的供液管道(23)上设有流量控制阀(24),所述供液泵(22)通过供液管道(23)与模头(11)连接,所述混液罐(21)的顶部设有加液口(25),所述流量控制阀(24)包括执行机构(241)和流量显示仪表(242)。
5.根据权利要求4所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:所述混液罐(21)上设有搅拌装置(26),所述搅拌装置(26)包括连接法兰(261)、搅拌电机(262)、螺杆(263)及叶片(264),所述搅拌电机(262)通过连接法兰(261)安装在混液罐(21)的顶部,所述螺杆(263)的一端与搅拌电机(262)连接,所述螺杆(263)的另一端与叶片(264)可拆卸连接,所述叶片(264)设在混液罐(21)内部,所述混液罐(21)上设有浓度监测装置(27),所述浓度监测装置(27)包括探头(271)和浓度显示仪表(272),所述探头(271)延伸至混液罐(21)内的溶液中。
6.根据权利要求4所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:所述混液罐(21)的底部设有排液管(28),所述混液罐(21)与所述排液管(28)之间设有排液阀门(29)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:包括用于多孔电极(100)成卷收放的收卷装置(3)和放卷装置(4),所述收卷装置(3)和放卷装置(4)安装在机架(9)上并分设在机架(9)的两端,所述收卷装置(3)和放卷装置(4)均包括驱动电机(31)、支架(32)、磁粉制动器(33)及气胀轴组(34),所述支架(32)安装在机架(9)上,所述驱动电机(31)安装在支架(32)上,所述驱动电机(31)通过磁粉制动器(33)与气胀轴组(34)连接,所述气胀轴组(34)与多孔电极(100)连接,所述模组(1)设在收卷装置(3)和放卷装置(4)之间。
8.根据权利要求7所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:所述收卷装置(3)和放卷装置(4)之间对应设有两组导向辊组件(5),各所述导向辊组件(5)包括上导向辊(51)和下导向辊(52),多孔电极(100)从所述上导向辊(51)和下导向辊(52)之间穿过。
9.根据权利要求8所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:两组导向辊组件(5)之间设有用于对导向辊组件(5)进行托举的镂空板(6),所述镂空板(6)的下侧设有废料槽(7),所述废料槽(7)包括斜坡底(71)、漏液孔(72)、漏液管道(73)、废料阀门(74)和槽体,所述斜坡底(71)从槽体两侧沿槽体中部向下倾斜,所述漏液孔(72)设在斜坡底(71)的最低位置处,所述漏液管道(73)与漏液孔(72)连通,所述废料阀门(74)设在漏液管道(73)上。
10.根据权利要求8所述的在多孔电极上负载催化剂的负载设备,其特征在于:所述烘干装置包括用于恒温烘干涂覆催化剂后多孔电极(100)的烘干炉(8),所述烘干炉(8)设在两组导向辊组件(5)之间,所述烘干炉(8)包括保温罩(81)、支撑架(82)、加热管(83)及托举板(84),所述加热管(83)安装在支撑架(82)上,所述托举板(84)设在加热管(83)上方,所述保温罩(81)罩设在托举板(84)上方,所述托举板(84)镂空设置。
