超声喷涂在新能源与纳米材料领域的应用

1、电解槽

 高容量 PEM 电解槽涂料

 RysenTech 超声波涂层系统非常适合将碳基催化剂油墨喷涂到用于制氢的电解质膜上。

 PEM 电解槽涂层系统是全自动的，能够进行双面涂层，并且能够将不同的催化剂配方应用于膜的每一侧。涂层的耐用性和可重复性被证明优于其他涂层方法，从而延长了涂层 PEM 的使用寿命。

 RysenTech 拥有广泛的专业涂层质子交换膜电解槽（如 Nafion），具有出色的涂层属性控制能力，可为电解应用创造最均匀、最有效的涂层。

2、燃料电池

 为 PEM、CCM、MEA 和 GDL 制造创造耐用、均匀的薄膜燃料电池催化剂涂层 

 RysenTech 的燃料电池催化剂涂层系统通过创造高度均匀、可重复和耐用的涂层，特别适合这些具有挑战性的应用。从研发到生产，我们的无堵塞技术可以更好地控制涂层属性，显着减少材料使用，并减少维护和停机时间。

 RysenTech 超声波涂层系统可在燃料电池和质子交换膜 (PEM) 电解器（如 Nafion）的电解过程中产生高度耐用、均匀的碳基催化剂油墨涂层，而不会使膜变形。均匀的催化剂涂层沉积在 PEM 燃料电池、GDL、电极、各种电解质膜和固体氧化物燃料电池上，悬浮液含有炭黑墨水、PTFE 粘合剂、陶瓷浆料、铂和其他贵金属。其他金属合金，包括金属氧化物悬浮液的铂、镍、铱和钌基燃料电池催化剂涂层，可以使用超声波喷涂，用于制造 PEM 燃料电池、聚合物电解质膜 (PEM) 电解槽、DMFC（直接甲醇燃料电池）和 SOFC（固体氧化物燃料电池）可实现最大负载和高电池效率。研究证明，使用超声波喷涂的薄膜中铂的利用率约为 90%。催化剂溶液不会堵塞超声波喷嘴，从而实现均匀、均质的燃料电池催化剂涂层，其液滴尺寸受控，从超低流量到生产规模流量。此外，RysenTech 超声波喷嘴非常适合将 PTFE 粘合剂等聚合物溶液喷涂到 GDL 上，以增强电解过程中的亲水或疏水性能。

超声波喷嘴对喷涂燃料电池催化剂油墨的好处：

·在 MEA 制造中证明了极高的铂利用率；高达 90%。

·高度多孔的涂层非常耐用，可防止催化剂层开裂或剥落。

·通过减少过度喷涂，节省高达 50% 的材料消耗，节省昂贵的催化剂油墨。

·清洁、精确的喷雾形状，易于成型，适合各种应用。

·高度可控的喷雾，产生可靠、一致的结果。

·不堵塞的雾化喷雾，不会偏离。

·超低流速能力，间歇或连续。

·超声波振动不断地打碎结块的颗粒并保持它们均匀分散；最大限度地利用铂金。

·能够以非常小的液体样品尺寸涂覆 PEM（仅需要 10ml 的催化剂溶液即可涂覆多个 PEM）。非常适合研发阶段。

 由于沿喷嘴长度的连续超声波振动，RysenTech 超声波喷嘴沿喷嘴主体向下行进时将聚集的颗粒分解，从而最有效地使用功能性颗粒。使用超声波喷涂将团聚体分解成均匀分散的催化剂层，从而提高功能涂层的电化学性能和更高的可重复性。

3、太阳能电池

 薄膜太阳能电池活性层的均匀涂层

 超声波喷涂技术已被证明成功地用于在薄膜和钙钛矿太阳能电池制造中沉积抗反射层、TCO 涂层、缓冲层涂层、PEDOT 和活性层的薄膜太阳能电池涂层。OPV、CIG、CdTE、CzTs、钙钛矿和 DSC 是可以在制造薄膜太阳能电池时使用超声波湿法喷涂技术沉积的一些溶液和悬浮液。以 CVD 和溅射设备成本的一小部分，超声波雾化喷嘴系统降低了制造薄膜太阳能电池的每瓦成本，同时仍提供高电池效率。

 RysenTech 超声波喷涂机的成本只是溅射和 CVD 设备成本的一小部分，许多系统用于钙钛矿喷涂和其他薄膜太阳能制造应用的研发。超声波喷涂技术不断获得认可，作为扩大到更大尺寸和更高容量薄膜太阳能制造的可行方法。RysenTech 在将成熟的研发流程转化为用于许多不同层和类型的太阳能电池技术和薄膜太阳能电池涂层的大批量制造业务方面发挥着重要作用。

量子点

 纳米晶半导体点含有Zn、Pb、Cd、Se。超声波喷涂的优势包括大幅降低初始投资的资本设备成本、在喷涂过程中解聚悬浮颗粒、经过验证的可扩展生产解决方案，可通过在线处理从研发迁移到生产量，以及高达 95% 的传输效率，减少昂贵原材料的消耗。

缓冲层/有机层

典型材料 RysenTech 涂层设备用于：

·CdS–CIGS、CDTe电池中常用的缓冲层

·有机细胞聚合物——PEDOT、PCBM、P3HT、P3HD

TCO层

 TCO（透明导电氧化物）由溶解在溶液中的金属组成，具有高导电性和透明性。有时在高温下应用于热解反应，并且通常需要在大约 500 摄氏度下进行高温退火。需要高温的 TCO 层通常使用喷雾热解技术进行涂覆。

RysenTech 喷涂设备用于：

·ZnO（掺杂有 Ga、Al、In）

·氧化镉

·二氧化锡

碳纳米管/银纳米线 (AGNW)/石墨烯

 碳纳米管具有丰富的原材料、优异的静摩擦力和极高的导电性，具有替代 TCO 层中的 ITO 的潜力。由于在雾化过程中颗粒的解聚，RysenTech 超声波喷嘴在沉积这些纳米材料方面提供了巨大的好处。超声波振动使颗粒在溶液中均匀分布。

减反射 (AR) 涂层

AR 涂层可将电池效率提高 3-4%。RysenTech 提供用于沉积的涂层系统：

·二氧化硅

·二氧化钛

·其他配方

4、碳纳米管、碳纳米线和其他纳米材料

 功能性纳米材料的均匀薄膜层

 RysenTech 超声波纳米材料涂层系统特别适合喷涂纳米悬浮液，如 CNT、纳米线、钙钛矿、石墨烯等。由于喷嘴固有的超声波振动，能量会分解悬浮液中的团聚颗粒，液体在整个涂层过程中会受到持续的机械振动，而不会损坏材料。这在需要功能性纳米粒子均匀分散的情况下特别有益。相比之下，其他喷涂技术无法分散结块，并且容易堵塞。

纳米材料涂层受益于使用超声波喷涂设备以多种方式喷涂纳米悬浮液：

·能够喷涂具有所需电气和透明特性的超薄导电层。

·纳米颗粒在基材上的均匀分布，以最大限度地利用材料。

·有针对性的低速喷涂很少导致昂贵材料的过度喷涂。

·与浸渍、旋涂和传统喷涂等其他沉积方法相比，超声波涂层系统具有更大的灵活性、可控性和成本效益。

·根据使用的喷嘴频率，可选择小至 13 微米的液滴尺寸。

·可编程 XYZ 涂层系统为您的涂层工艺提供完整的解决方案，从研发实验室规模到批量生产。

·细线或广域纳米涂层。

通常喷涂的纳米材料应用示例：

·将 CNT（碳纳米管）、纳米线、钙钛矿材料、石墨烯沉积在用于替代能源、电子、半导体或医疗应用的均匀薄涂层中。

·在燃料电池制造中喷涂催化剂油墨，例如炭黑和铂溶液。

·使用石墨烯或碳纳米管的保护和强化应用。

·用于 EMI 屏蔽的各种纳米材料。

·创建透明导电涂层。

·在先进的电子应用中沉积均匀的纳米线或石墨烯薄膜。

 RysenTech 超声波涂层系统用于在任何宽度的基材上沉积纳米层厚度均匀的涂层。即使在非常宽的宽度上也能产生这些非常薄且均匀性高的涂层，这使得超声波喷涂技术特别适用于许多精密纳米技术喷涂应用。

5、喷雾热解和TCO

 用于沉积TCO 化学品的超声波喷雾热解设备

 均匀的薄膜氧化铟锡 (ITO)、铝掺杂氧化锌 (AZO)、氧化锌 (ZnO) 和氟掺杂氧化层通常使用超声波喷雾热解技术产生。这种独特的工艺需要专门的涂层设备来创建必要的涂层厚度和形态，在高温环境中喷涂腐蚀性溶液。

 在高温超声喷雾热解过程中，前体溶液（例如铝锌氧化物）被喷涂到加热到大约 300-500 摄氏度的基材上。溶剂在运输过程中蒸发，ZnO 结晶膜生长在基板表面，通常是钠钙或其他玻璃。基材温度通常决定了薄膜的形态特征。

 超声波喷雾湿法沉积为制造商提供了一种成本效益高的真空沉积和溅射替代方案，具有更高的转移效率。超声波雾化喷嘴产生的液滴尺寸高度均匀，可以实现最佳尺寸的液滴进行热解反应，并且在沉积过程中所有液滴将以相同的方式同时反应。无论是研发还是大批量生产，这都会带来高效的 TCO 生产流程。

使用 RysenTech 超声波喷嘴克服了喷涂高腐蚀性酸的工艺挑战，该喷嘴采用耐腐蚀结构材料制造，具有无堵塞、可重复、长寿命的性能，甚至可喷涂高腐蚀性盐酸或氢氟酸溶液。

RysenTech 用于 TCO 涂层的超声波喷雾热解系统的优势：

·与 CVD（化学气相沉积）工艺相比，超声波喷雾热解简单、灵活且具有成本效益。

·与其他喷涂方法相比，超声波喷嘴可沉积更均匀的层。

·易于调整和可重复的涂层参数。

·完全集成专利超声波喷嘴技术和液体输送，提供完整的涂层解决方案。

6、传感器

  用于传感器制造的功能性纳米颗粒薄膜涂层

  RysenTech 超声波涂层系统用于喷涂聚合物薄膜、导电纳米颗粒或传感器制造中使用的其他功能材料。这些导电纳米涂层用于生物识别安全和医疗设备应用等应用，以及为各种其他应用设计的传感器，包括：温度传感、气体传感、血液分析设备传感、化学检测、阻抗测量和压力或负载感应等。

 我们的涂层设备通常用于喷涂薄膜聚合物和其他导电纳米涂层化学物质，用于制造笔记本电脑、智能手机和其他电子设备以及医疗测试和诊断传感器设备的指纹传感器组件。与 CVD 和空气雾化器等其他涂层工艺相比，超声波喷涂通常可以显着节省成本并改进工艺。

传感器制造涂层系统的优势和选择：

·超声波振动能够均匀雾化通常会阻塞喷射技术的溶液。

·轻松适应批量基板夹具以实现高产量，并具有易于编程的选择性区域涂层能力。

·能够将涂层形态从致密光泽饰面调整为多孔哑光饰面。

·能够根据喷嘴频率在 25kHz-180kHz 范围内控制液滴大小。

·控制从薄纳米层到几十微米的涂层厚度。

7、喷雾干燥

用于喷雾干燥球形颗粒的超声波喷嘴

由于其独特的属性，超声波喷雾干燥解决方案适用于广泛的市场和应用：

·紧密的液滴/粒径分布具有高重复性。

·深邃的球形。

·与典型的空气雾化喷嘴相比，能够生产更小尺寸的颗粒。

·超声波振动实际上消除了堵塞。

·根据频率选择球体尺寸（60 kHz，最常见的配置）。