燃(ran)料電(dian)池(chi)是(shi)壹種(zhong)將(jiang)燃(ran)料（如(ru)氫(qing)氣）和(he)氧化(hua)劑(ji)（如氧氣）的化(hua)學能(neng)直接、高效地轉化(hua)為(wei)電(dian)能(neng)的發電(dian)裝(zhuang)置(zhi)。其核(he)心部件(jian)是(shi)膜電(dian)極，它由質子交換膜、陰極催(cui)化(hua)層(ceng)和(he)陽極催(cui)化(hua)層(ceng)構(gou)成。

陽極催(cui)化(hua)層(ceng)是(shi)氫(qing)氣發(fa)生(sheng)氧化(hua)反(fan)應(ying)的場(chang)所，其性(xing)能(neng)直接決定了電(dian)池(chi)的輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)。而(er)這(zhe)壹關(guan)鍵(jian)層(ceng)，正是(shi)通過將含(han)有(you)催(cui)化(hua)劑(ji)（如鉑(bo)碳(tan)）、導(dao)電(dian)劑(ji)、粘結劑(ji)和溶(rong)劑(ji)的“陽極漿料"均勻塗(tu)布(bu)在(zai)基底上，再經幹(gan)燥(zao)、輥壓(ya)等工序制(zhi)成的。因(yin)此(ci)，漿料(liao)的質量(liang)是(shi)決定陽極性(xing)能(neng)的基石。

壹(yi)、為(wei)什(shen)麽(me)燃(ran)料電(dian)池(chi)陽極漿料塗(tu)布(bu)上(shang)去後(hou)有(you)裂(lie)痕(hen)？

塗(tu)布(bu)開裂的現象，本質上是(shi)幹(gan)燥(zao)過程(cheng)中內部應(ying)力(li)不均導(dao)致(zhi)的。當漿料(liao)中(zhong)的溶(rong)劑(ji)揮發(fa)時，如果(guo)固(gu)體(ti)顆粒（催(cui)化(hua)劑(ji)、導(dao)電(dian)劑(ji)）分布(bu)不均，就會在局部區域產生(sheng)過大的收縮(suo)應(ying)力(li)，當應(ying)力(li)超過粘結劑(ji)的承受(shou)極限-時，裂痕(hen)便(bian)應(ying)運(yun)而(er)生(sheng)。而(er)導(dao)致(zhi)這(zhe)種應(ying)力(li)不均的核(he)心原(yuan)因(yin)，正是(shi)漿料(liao)的分散性(xing)差(cha)。

想(xiang)象壹下，如(ru)果(guo)漿(jiang)料中存在大量(liang)未(wei)分(fen)散開的團聚體（Agglomerates），會發生什(shen)麽(me)？

1、局(ju)部固(gu)含(han)量(liang)過高：團聚體區域的顆粒堆(dui)積(ji)緊密，溶(rong)劑(ji)揮發(fa)後(hou)收(shou)縮(suo)劇烈(lie)。

2、粘(zhan)結劑(ji)分布(bu)不均：粘結劑(ji)無法(fa)有(you)效(xiao)包(bao)裹每(mei)壹(yi)個(ge)團聚體，導(dao)致(zhi)局(ju)部粘結力薄弱(ruo)。

3、內部應(ying)力(li)集中：團聚體與(yu)周(zhou)圍良好分散的區域形(xing)成“硬(ying)"與“軟(ruan)"的鮮明(ming)對比(bi)，幹(gan)燥(zao)時收縮(suo)率(lv)差異(yi)巨大，應(ying)力(li)在界面處集中，極易(yi)引(yin)發開裂。

此(ci)外，漿(jiang)料的沈(chen)降(jiang)也(ye)是(shi)分(fen)散性(xing)差(cha)的另(ling)壹(yi)表現(xian)。在塗(tu)布(bu)前(qian)靜置(zhi)或塗(tu)布(bu)過程(cheng)中，較重的顆粒沈(chen)降(jiang)到(dao)漿(jiang)料(liao)底(di)部，導(dao)致(zhi)上(shang)層(ceng)和(he)下層(ceng)的固(gu)含(han)量(liang)、顆粒分布(bu)完-全不同(tong)。這(zhe)樣(yang)的漿料塗(tu)布(bu)後(hou)，幹(gan)燥(zao)收縮(suo)必(bi)然(ran)不均勻，同(tong)樣(yang)會產生(sheng)裂(lie)痕(hen)，並(bing)造成電(dian)極厚(hou)度和(he)性(xing)能(neng)的巨大差異(yi)。

二(er)、如何避免(mian)塗(tu)布(bu)裂(lie)痕(hen)？—— 從(cong)優化(hua)漿(jiang)料(liao)分(fen)散性(xing)入(ru)手(shou)

1、選(xuan)擇合(he)適的分散劑(ji)/表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)：降(jiang)低顆粒表面(mian)能(neng)，防止(zhi)其重(zhong)新團聚。

2、調整(zheng)粘(zhan)結劑(ji)種類(lei)與用量(liang)：確(que)保粘結劑(ji)能(neng)充分(fen)潤濕並包(bao)裹所有(you)固(gu)體(ti)顆粒，形(xing)成柔韌的網絡結構(gou)以(yi)緩沖(chong)幹(gan)燥(zao)應(ying)力(li)。

3、調節溶(rong)劑(ji)體系：選(xuan)擇合(he)適的溶(rong)劑(ji)和配(pei)比，控(kong)制(zhi)幹(gan)燥(zao)速率(lv)，避免(mian)溶(rong)劑(ji)過快揮(hui)發導(dao)致(zhi)應(ying)力(li)劇增(zeng)。

三、 如(ru)何檢(jian)測(ce)燃(ran)料電(dian)池(chi)陽極漿料分(fen)散性(xing)？

僅(jin)僅優化(hua)工藝還不夠，我(wo)們必須(xu)有(you)科(ke)學的方(fang)法來量(liang)化(hua)評估(gu)漿料(liao)的分散性(xing)，以(yi)驗(yan)證優化(hua)效(xiao)果(guo)。傳統(tong)的檢測(ce)方(fang)法各有(you)局(ju)限：

光學顯(xian)微鏡/電(dian)子顯(xian)微鏡：直(zhi)觀(guan)，但只能(neng)觀察(cha)微小區域，無(wu)法(fa)代表整(zheng)體，且(qie)制(zhi)樣(yang)復雜(za)。

粘(zhan)度(du)計(ji)/流(liu)變儀(yi)：可間(jian)接反(fan)映(ying)分散狀態(tai)，但無(wu)法(fa)區分是(shi)顆粒團聚還是(shi)沈(chen)降(jiang)導(dao)致(zhi)的變化(hua)。

沈(chen)降(jiang)實(shi)驗(yan)：耗時過長，且(qie)結果(guo)多(duo)為(wei)定性(xing)，難(nan)以精(jing)確(que)指導(dao)生產。

我(wo)們需要(yao)壹(yi)種(zhong)更(geng)快速(su)、更(geng)精(jing)準、能(neng)代表整(zheng)體狀態(tai)的檢測(ce)方(fang)法。

低場(chang)核(he)磁共(gong)振技(ji)術(shu)作(zuo)為(wei)壹(yi)種先進的、無損(sun)的檢測(ce)手段(duan)，正日益(yi)成為(wei)燃(ran)料電(dian)池(chi)漿(jiang)料質控(kong)的利器(qi)。它通過測(ce)量(liang)漿(jiang)料(liao)中氫(qing)質子的弛豫時間(jian)，來精(jing)準評估(gu)其內部狀態(tai)。

低場(chang)核(he)磁可通過以下方(fang)式分析(xi)漿(jiang)料(liao)的物理性(xing)質

T2弛豫時間(jian)測(ce)量(liang)：檢(jian)測(ce)漿料(liao)表觀(guan)弛豫時間(jian)，評價(jia)分散性(xing)、穩(wen)定性(xing)隨(sui)時間(jian)變化(hua)。

磁(ci)共振成像：對(dui)應(ying)某些體(ti)系，還可以(yi)通過磁共(gong)振壹維或二(er)維成像，直(zhi)觀(guan)獲(huo)取漿(jiang)料分(fen)層(ceng)情況。

低場(chang)核(he)磁在(zai)漿料(liao)體系的技(ji)術(shu)優勢

-樣(yang)品(pin)全穿透(tou)性(xing)：與(yu)光學技(ji)術(shu)相(xiang)比，低場(chang)核(he)磁技(ji)術(shu)對(dui)樣(yang)品(pin)是全穿透(tou)分(fen)析(xi)，樣(yang)品(pin)顏色、狀態(tai)、濃(nong)度不影(ying)響(xiang)測(ce)試；

-制(zhi)樣(yang)簡(jian)單(dan)：無需復(fu)雜(za)制(zhi)樣(yang)，高效測(ce)試；

-非(fei)破(po)壞性(xing)檢(jian)測(ce)：無須(xu)額(e)外樣(yang)品(pin)處理，不影(ying)響(xiang)漿料原(yuan)始狀態(tai)。

-快(kuai)速分(fen)析(xi)：每(mei)次測(ce)量(liang)約1分鐘(zhong)或(huo)更(geng)短(duan)，可實(shi)現(xian)在線(xian)監(jian)測(ce)。

-高重復性(xing)：弛豫時間(jian)和擴(kuo)散系數測(ce)量(liang)結果(guo)穩(wen)定可靠，避免(mian)人(ren)為(wei)誤(wu)差。

-適用於多(duo)種(zhong)漿(jiang)料(liao)體(ti)系：可適(shi)用於不同(tong)成分和(he)粘(zhan)度(du)的漿料，對(dui)不透(tou)光(guang)、高濃度漿料體(ti)系適用。

燃(ran)料電(dian)池(chi)陽極塗(tu)布(bu)開裂，看似是(shi)幹(gan)燥(zao)環(huan)節的問題，實則根(gen)源在(zai)於漿(jiang)料(liao)的分散性(xing)與(yu)穩定性(xing)。從(cong)理解裂痕(hen)成因(yin)，到(dao)優化(hua)漿(jiang)料(liao)配(pei)方(fang)與工藝，再到采用低場(chang)核(he)磁等先進技(ji)術(shu)進(jin)行精(jing)準、量(liang)化(hua)的質量(liang)監(jian)控(kong)，形(xing)成壹套完整的閉(bi)環(huan)控(kong)制(zhi)體系，才能(neng)從(cong)根(gen)本上解決這(zhe)壹難(nan)題。