XRF用于氫燃料電池的質(zhì)量控制

在減少碳排放的競(jìng)賽中，燃料電池技術(shù)發(fā)展迅速。鋰離子電池技術(shù)和氫燃料電池系統(tǒng)都能助力有關(guān)減少世界二氧化碳排放的解決方案。

所有類型的燃料電池均包括三個(gè)基本組成部分：兩個(gè)電極（負(fù)極和正極）以及夾在兩個(gè)電極之間的電解質(zhì)。為電動(dòng)車提供動(dòng)力的氫燃料電池由于使用質(zhì)子導(dǎo)電聚合物膜作為電解質(zhì)，因此被稱為聚合物電解質(zhì)膜（PEM）燃料電池。它們也被稱為質(zhì)子交換膜燃料電池，其電極通常涂有混有鉑（Pt）顆粒的導(dǎo)電碳。鉑（Pt）是燃料（氫）和氧化劑（氧）持續(xù)轉(zhuǎn)化為電能的催化劑。

在制造過(guò)程中，控制電極表面鉑鍍層的均勻性以及電極表面的數(shù)量或重量非常重要，以確保電池中的有效化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)大限度地降低原材料成本和減少成品浪費(fèi)。

在這種情況下，能量分散X射線熒光（EDXRF）光譜法（非常簡(jiǎn)單的元素分析技術(shù)之一）可用于快速質(zhì)量控制，以確保高性能、提高產(chǎn)量并通過(guò)減少?gòu)U物來(lái)支持可持續(xù)發(fā)展。

氫燃料電池用于更清潔環(huán)保的出行

理論上，氫燃料電池是理想的零排放能源。只需將燃料-氫（由于氫含量豐富而被歸類為可再生能源）和空氣輸送到電池的電極，電池即可產(chǎn)生電、熱和水。電池不排放溫室氣體，僅有的副產(chǎn)品是水和熱量，而該熱量可用于一些系統(tǒng)中，使其比單獨(dú)的發(fā)電系統(tǒng)更有效。

然而，像鋰離子電池仍然需要使用化石燃料來(lái)提供充電用電一樣，化石燃料的大量能量也常用于生產(chǎn)氫氣，這使得它們的整體綠色環(huán)保信譽(yù)度并不高。幸運(yùn)的是，其他制氫工藝正在開發(fā)中，進(jìn)一步提高了氫燃料電池的環(huán)保信譽(yù)度。

此外，隨著風(fēng)能和用于發(fā)電的生物質(zhì)能等可再生能源的發(fā)展，環(huán)保情況正在改善。

聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEM）

氫燃料電池技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于它可以在相對(duì)較低的溫度下使用，并且其電能輸出易于變化-這兩種情況都是個(gè)人車輛使用的必要條件。

PEM使用鉑作為催化劑，在負(fù)極將氫轉(zhuǎn)化為H+和電子（氫氧化反應(yīng)），并在正極作為氧化還原反應(yīng)的催化劑，產(chǎn)生與氫離子結(jié)合生成水的氧。

就鉑鍍層的質(zhì)量而言，無(wú)論是在膜上的重量還是存在的鐵（Fe）顆粒異物方面，其都對(duì)燃料電池的運(yùn)行有重大影響。就鐵而言，鐵顆粒可通過(guò)原材料和工藝設(shè)備的磨損，從而進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程。當(dāng)鐵存在于燃料電池中時(shí)，鐵可與過(guò)氧化氫（H2O2）反應(yīng)并形成自由基（芬頓反應(yīng)）。這種反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電池離子交換膜損壞和燃料電池劣化。

芬頓反應(yīng):   Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO. + OH-

  H2O2 + HO. → HO2. + H2O

常規(guī)X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)需要幾個(gè)小時(shí)才能檢測(cè)到膜電極組件中的小金屬顆粒，并且雖然掃描電子顯微鏡能檢測(cè)到粒度小于10μm的顆粒，但其無(wú)法“查看”埋藏在樣品中的顆粒。

日立已開發(fā)出一種新型顆粒檢測(cè)技術(shù)，能在短短15分鐘內(nèi)檢測(cè)和分析粒度小至30μm的金屬異物，大大地提高測(cè)試效率。該技術(shù)還能確定鉑在膜上的分布情況。

EA8000A用于檢測(cè)金屬異物

日立EA8000A結(jié)合了X射線透射技術(shù)、光學(xué)顯微鏡和EDXRF光譜技術(shù)來(lái)定位和表征膜電極列陣（MEA）中的金屬異物。EDXRF也能用于映射鉑在膜上的分布情況。

其他技術(shù)通常只能識(shí)別樣品表面的小顆粒，而EA8000A使用獨(dú)特的聚焦X射線光學(xué)器件，能夠定位和識(shí)別埋藏在樣品深處的金屬顆粒中的元素。

樣品制備快速而簡(jiǎn)單：只需將MEA（**尺寸為250mm x 200mm）放入樣品夾具中，并將夾具放在分析臺(tái)上即可進(jìn)行測(cè)量。

為了進(jìn)行**分析，EA8000A測(cè)量臺(tái)：

1. 使用透射X射線來(lái)獲得樣品的光學(xué)圖像

2. 使用圖像處理來(lái)自動(dòng)檢測(cè)任何異物的位置

3. 觀察形態(tài)并自動(dòng)捕獲受污染區(qū)域的圖像

4. 通過(guò)EDXRF對(duì)受污染區(qū)域和/或整個(gè)膜進(jìn)行元素映射

5. 生成報(bào)告

這些步驟可以完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，使操作員能夠執(zhí)行其他任務(wù)并提高生產(chǎn)率。

為了解EA8000A如何檢測(cè)異物并研究鉑鍍層均勻性，我們制作了一份應(yīng)用指南，展示了該分析儀的性能。

下載報(bào)告

應(yīng)用報(bào)告: EA8000A用于氫燃料電池的快速質(zhì)量控制

但這并不是我們提供的所有能幫助您提高產(chǎn)量和減少浪費(fèi)的XRF儀器：

LAB-X5000用于鉑鍍層重量測(cè)量

日立LAB-X5000臺(tái)式EDXRF光譜儀能確保輕松進(jìn)行薄膜上的鉑鍍層重量分析。在校準(zhǔn)LAB-X后即可輕松地進(jìn)行常規(guī)分析。只需將鍍層樣品放入LAB-X的分析端口，按下啟動(dòng)按鈕，儀器便會(huì)自動(dòng)完成剩余的工作。

幾秒鐘內(nèi)即可獲得顯示鉑鍍層重量的初步分析結(jié)果，幾分鐘內(nèi)即可獲得全部分析結(jié)果。此外，還可以設(shè)置“合格/不合格”消息，以便做出快速?zèng)Q策和調(diào)整工藝（如需），從而確保始終穩(wěn)定一致的產(chǎn)品質(zhì)量。LAB-X5000結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用，可與任何產(chǎn)品搭配使用。

為了了解LAB-X5000在其用于PEM用鉑鍍層薄膜分析方面的性能，我們制作了一份應(yīng)用指南，其中說(shuō)明了這款分析儀的校準(zhǔn)性能和樣品制備方法。

X-Strata920用于**測(cè)量部件和薄膜的鍍層重量

X-Strata920 XRF鍍層分析儀使用較小的分析光斑尺寸來(lái)測(cè)量鍍層零件或薄膜特定測(cè)點(diǎn)或區(qū)域上的鉑鍍層重量。可將電動(dòng)XY工作臺(tái)編程為自動(dòng)測(cè)量多塊膜，或執(zhí)行多點(diǎn)（如網(wǎng)格型）分析程序，以顯示鉑在整個(gè)膜上的分布情況，從而監(jiān)控和調(diào)整鍍層過(guò)程。

X-MET8000按需提供便攜式XRF分析

X-MET8000手持式X射線熒光（XRF）分析儀無(wú)需電源或工作臺(tái)，是對(duì)鍍層進(jìn)行光斑分析的理想選擇。其堅(jiān)固性（IP54防護(hù)等級(jí)）和較長(zhǎng)的電池壽命（一次充電可使用10-12小時(shí)），使其成為需要使用真正便攜的工具時(shí)（如來(lái)料檢驗(yàn)）的**工具。