W komórkach paliwowych warstwy katalizatora są cienkie, przewodzące i wrażliwe na temperaturę. Choćby pojawił się jeden punkt o wyższej temperaturze lub powolny wzrost temperatury, to morfologia katalizatora ulegnie zmianie. Opór kontaktu wzrasta, a efektywność całej konstrukcji spada. Potrzebny jest proces suszenia, który zachowuje się podobnie do procesu pieczenia w technologii litograficznej – musi być powtarzalny, jednorodny i precyzyjny.
Co jest istotne z technicznego punktu widzenia? Stworzyliśmy lampę do suszenia katalizatora na bazie promieniowania bliskiego podczerwonego (NIR), dostosowanego do profilu absorpcji farby katalizatora oraz składników łączących je ze sobą. Dzięki temu dochodzi do szybkiego nagrzewania bez nadmiernego obciążenia substratu. Jednorodność temperatury na poziomie płytki wynosi ±0,1°C w całej strefie aktywnej, a powtarzalność wartości temperatury to ±0,5°C pomiędzy poszczególnymi partiami produktu. Emiter wykorzystuje konstrukcję typu kwarc-halogen, co zapewnia stabilną pracę nawet po 5 000 godzinach pracy, przy spadku mocy nieprzekraczającym 5%. System jest przeznaczony do użytkowania w środowiskach klasy czystości 1–100, a każda strefa o wysokiej temperaturze jest tak zaprojektowana, aby nie powodować żadnych problemów związanych z cząstkami pyłu w miejscu realizacji procesu.
Dlaczego to funkcjonuje w praktyce? W produkcji komórek paliwowych katalizator znajduje się na cienkich substratach i metalowych płytach bipolarnych, gdzie masa cieplna różni się, a zniekształcenia są dużym zagrożeniem. Energia bliskiego podczerwonego pozwala na szybsze nagrzewanie katalizatora bez konieczności ogrzewania całej konstrukcji. To z kolei przekłada się na szybsze suszenie, mniejsze zużycie energii oraz lepszą kontrolę nad strukturą porów i rozkładem katalizatora. Ta sama precyzja, która umożliwia kontrolowanie parametrów podczas procesu litograficznego, chroni teraz aktywność katalizatora: przewidywalny wzrost temperatury, kontrolowane czasy trwania procesu oraz spójność między poszczególnymi elementami urządzenia. Zużycie energii maleje, ponieważ lampa nagrzewa tylko odpowiedni obszar, a czas pracy urządzenia wzrasta dzięki możliwości pracy 24/7 przy kontrolowanym procesie nagrzewania i chłodzenia.
Jakie są szczegóły, na które należy zwrócić uwagę? Proces suszenia za pomocą bliskiego podczerwonego wymaga, aby światło docierało do celu bez przeszkód, więc geometria urządzenia i jego pozycja są istotne. Musimy mieć pewność, że droga, którą pokonuje substrat, zachowuje stałą odległość od emitera. Wydajność lampy zależy od stabilności napięcia; najlepszą jednorodność uzyskamy, gdy napięcie jest regulowane w przedziale ±1%. Instalacja jest prosta, ale przy integracji urządzenia należy uwzględnić obciążenie termiczne sąsiednich elementów oraz konieczność zapewnienia odpowiedniej drogi odprowadzania ciepła. Należy również określić odpowiedni konektor i rozmiar urządzenia, aby zamiana części odbywała się w ramach planowanego terminu konserwacji.