Nelle celle a combustibile, gli strati catalitici sono sottili, conduttivi e sensibili al calore. Anche un piccolo problema termico può causare cambiamenti nella struttura del catalizzatore. La resistenza di contatto aumenta, e le prestazioni dell’intero sistema ne risentono negativamente. È quindi necessario utilizzare una procedura di essiccazione che funzioni in modo preciso e uniforme, proprio come avviene nella litografia.
Cosa è importante dal punto di vista tecnico
Abbiamo progettato la lampada per l’essiccazione del catalizzatore utilizzando radiazioni nell’intervallo del vicino infrarosso (NIR), selezionate in base al profilo di assorbimento dell’inchiostro catalitico e dei materiali utilizzati per il suo fissaggio. Il risultato è un riscaldamento rapido e uniforme, senza che si verifichino problemi legati al surriscaldamento del substrato. L’uniformità della temperatura all’interno della zona attiva rimane entro i ±0,1°C, mentre la ripetibilità dei valori di temperatura tra un lotto e l’altro è di ±0,5°C. Il emettitore utilizza una geometria a quarzo-alogenuri, con controllo preciso della temperatura del filamento; grazie a ciò, l’output rimane stabile anche dopo 5.000 ore di funzionamento, con una diminuzione dell’efficienza inferiore al 5%. Il sistema è progettato per funzionare in ambienti di tipo Class 1–100, e ogni zona riscaldata è progettata in modo da evitare la formazione di particelle durante il processo di essiccazione.
Perché funziona nella pratica
Nella produzione delle celle a combustibile, i catalizzatori vengono posizionati su substrati sottili e piastre metalliche bipolari; in questi contesti, la massa termica varia e il rischio di deformazione è elevato. Le radiazioni NIR permettono di riscaldare direttamente il catalizzatore, evitando così di surriscaldare i componenti circostanti. Ciò permette un’essiccazione più rapida, un consumo energetico ridotto e un controllo più preciso sulla struttura dei pori e sulla distribuzione del catalizzatore. La stessa precisione che viene utilizzata durante i processi di stampa permette di mantenere stabile l’attività del catalizzatore: profili di riscaldamento prevedibili, tempi di immersione controllati e uniformità tra le diverse linee di produzione. Il consumo energetico diminuisce, poiché la lampada riscalda soltanto l’area target; inoltre, il funzionamento continuo è possibile grazie al controllo preciso del processo di riscaldamento e raffreddamento.
I dettagli da considerare
L’essiccazione tramite radiazioni NIR richiede che la geometria dell’apparecchiatura sia precisa, affinché la distanza tra il substrato e l’emettitore sia sempre costante. L’output della lampada dipende dalla stabilità della tensione elettrica; si ottiene la migliore uniformità quando la tensione è regolata entro il ±1%. L’installazione è semplice, ma è necessario tenere conto del carico termico sui componenti vicini e delle necessarie vie di scarico dell’aria calda. È importante specificare i connettori e le dimensioni dell’apparecchiatura in modo che possano essere sostituiti nell’ambito dei programmi di manutenzione previsti.