超声波喷涂工艺

        超声波喷涂是利用超声波的能量把特定成分和浓度的溶液雾化为粒径微米量级的小液滴，在一定流速的气体流动输运下到达产品表面，通过溶剂挥发或加热产品使固态生成物沉积到衬底材料表面形成薄膜的薄膜制备工艺。

超声波雾化原理

        超声雾化是利用超声能量使液体在气相中形成微细雾滴的过程,即在振动的液体表面产生超声波,由振幅所构成的振峰把液滴从表面分离并破碎。

         液体材料被引流到振辐杆的表面，当液体材料接触到振幅杆的雾化面后，吸收了振动的能量，振幅杆的振动幅度必须精确控制，振幅过小，也就是所谓的低于临界振幅，将没有足够的能量将液体震碎，而到达雾化效果。如果振幅度过高，液体将会被直接分成大块颗粒。所以只有在合适的功率范围内振幅才能够产生比较理想的雾化效果。

        液体雾化颗粒的大小由振动的频率，液体材料的黏度，液体的分子表面张力及密度等多要素决定，其中主要由振动的频率决定。频率越高，雾化颗粒的平均直径就越小。

超声雾化器的类型

        超声雾化器分为两大类：流体动力型和电声换能型。

        流体动力型超声雾化利用高速气体或液体激发共振腔而产生超声,其频率主要由共振腔的几何尺寸决定,雾滴大小与液流速率、气压大小和喷嘴结构有关。超声气雾化技术采用的就是流体动力型超声雾化器,另外水、有机液体、纳米级金属粉末浆料等液体介质的超声雾化也常采用这种形式。

        电声换能器型超声雾化是利用换能器将高频电磁振荡转化为液体的机械振荡,使液体破碎成雾。主要有两种形式:一种是压电换能器在液体中辐射强超声,通过薄透声膜辐射到液中,而在液面产生喷泉状雾化,这是典型的超声加湿器原理;另一种是液体流至超声振幅杆表面,并形成薄液层,薄液层在超声振动作用下激起表面张力波,当振动面的振幅达到一定值时,液滴即从波峰上飞出而形成雾化的小液滴。

超声波喷涂设备对喷涂材料的要求

        由于超声波振动一般是利用压电陶瓷的压电效应，在一定的频率和功率的条件下产生的，所以超声波雾化液体材料的能力是有限的，故对使用的液体材料有着一定的限制和要求。液体材料的黏度，液体的分子表面张力及密度必须符合超声波雾化的要求才能被有效的雾化成微小的颗粒。一般液体的黏度要求20CPS以下，液体的分子表面张力在72 mN/m以下的材料能够取得较好的雾化效果（一般材料大多为复杂的混合物，所以必须要针对具体成分以实践检验为准）。

超声波喷涂的优点

1）更均匀，更薄，更可控。

        超声喷涂是利用压电效应将电能转化为高频机械能，从而对液体进行雾化，所以超声波高频振荡能够将液体雾化成均匀的微米级颗粒（20-100微米），相对于传统的压力式的喷头，超声喷涂可以得到更均匀、更薄、更可控的薄膜涂层。一般超声波喷涂形成的薄膜涂层可以达到90%以上的均匀度。

2）材料利用率高

        相对于气压力雾化型工艺，超声波喷头仅需要0.1-0.5兆帕的微小气量，液体雾化后到达目标平面的过程中产生飞溅较少，挥发较少，所以材料利用率高达90%以上（部分酮类等易挥发溶剂作主要成分的液体材料利用率也能达到80%）。

3）对环境和人员的伤害较低

        气压式喷涂虽然也能获得比较均匀的涂层，但由于气雾化喷涂在喷涂生产时，材料浪费较大，大量材料弥漫在空间环境中，对设备，对人员，对环境造成了严重的污染和伤害。而超声波雾化工艺由于对气的需求较低，相对而产生的污染和伤害也较低。

超声波喷涂的缺点

1）对喷涂材料比较挑剔

        由于超声雾化是利用超声能量使液体在气相中形成微细雾滴，所以超声波能雾化的材料受到材料本身的黏度，液体表面张力等要素的影响较大，以至于只有黏度较低（小于20cps），分子表面张力较低的材料才能够使用超声波雾化工艺。

2）超声波发生器和超声波喷头的成本较高

        相对于压力雾化喷涂装置，由于超声波喷头需要将电能转化成特定频率和功率的机械振动，内部结构较为复杂，制造加工难度较大等因素，导致超声波喷头的制造成本较高，限制了其广泛应用与推广。

第三届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品展览会(CHFE2019)已于2019年10月26日-28日在佛山·南海·西樵 樵山文化中心举办，其中26日为专业观众开放日，27~28日为公众开放日。展会共分为五大展馆，一个户外展区以及一个会议区。

苏州细奉自动化在该展会上展示了本公司最先进的桌上型实验设备–XF400。由于本次展会报名太过火热，截止展会一月前就已经有220多家全球企业报名，目前确定的参展企业超过200家，包括多家知名企业。因此，苏州细奉自动化只在一个角落里争得了一个展位。

虽然我们的展位在整个展馆中不是一个很好的位置，但是前来参观的来本展台参观的人络绎不绝，这里不乏高校教授，企业技术领导人员，以及看好这一市场前景的代理商。

在展会上，我们的XF400现场喷涂，表现十分的优异，很多潜在的客户当场就有购买的意愿，并且直接预约我们的设备做现场测试。在接下来的一个多月里，我们的设备，将拉去北京，天津，山西，广东等地的高校和企业，进行喷涂测试。

通过本次展会，苏州细奉自动化感觉到，氢能与燃料电池市场的前途一片光明，我们今后必将在该领域掀起一片新的浪潮。

        氢燃料电池车的风口，来得比人们预料中更快更猛。 

        中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会的数据显示，今年1-7月，中国氢燃料电池装机量同比猛增6倍。地方政府纷纷出台相关政策，对氢能源汽车产业发展加大扶持力度。

        就在不久前的10月11日，丰田(TM.US)发布了第二代氢燃料电池车Mirai车型，新车续航里程较第一代车型增加了30%至644公里。今年7月，丰田宣布第一代Mirai车型自上市以来累计全球销量超9000辆，并计划到明年，氢燃料电池车的全球产量增至3万辆，到2025年产能达到20万辆。一向谨慎的丰田，明显加快了在中国氢燃料电池车市场布局的速度。

        再往前推一个月，10辆氢燃料电池出租车在韩国首尔投入试运营，引起公众热议。这些车辆可以实现5-6分钟完成一次充氢，最高行驶里程达600公里。首尔市政府还表示，今年晚些时候将考虑上线氢动力公交车。

        作为目前已知的最清洁的能源之一，氢能正在全世界范围内受到越来越多的关注。利用氢能发电的氢燃料电池车，也已经在中国市场逐渐落地。

        10月11日，工信部公示的“2017年度新能源汽车推广应用补助资金清算审核情况”中，燃料电池车型首次现身。东风汽车的燃料电池厢式运输车和上汽商用车的一款燃料电池客车，分别获得50万元的单车补贴。工信部起草的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》征求意见稿则提出，力争经过15年持续努力，纯电动车成为主流，燃料电池商用车实现规模化应用。

        毕马威近期预测，氢燃料电池产业将成为下一个风口。

        相关报告指出，2020年氢燃料电池汽车产量将出现爆发性增长;2025年燃料电池技术有望实现突破，成本将大幅下降;到2030年，中国氢燃料电池汽车产销量将达数十万辆。

        01、氢燃料电池车的风口来了

        迄今启动运营一年零四个月的长城汽车(02333)氢能检测中心，坐落在距离北京市中心160公里的河北保定，占地3.3万平方米，投资约5.7亿元。它也是国内首座大型氢能、燃料电池汽车关键组件综合型研发检测中心。

        这里划分为综合试验区、供氢及液态储氢加氢区和能源供给区3个区，有12个标准试验室，120项储氢安全、燃料电池检测能力。每天早上8点半，有105名工程师和技术员来这里进行技术研发和产品检测。

        近日，同济大学的金属板燃料电池电堆在长城汽车氢能检测中心完成测试。按照长城汽车董事长魏建军的规划，未来，这座氢能中心还将搭建可再生能源制氢设备。

        作为汽车核心系统的氢燃料电池，早在20世纪60-70年代便已开始在航空和军工领域应用。后来，因技术不成熟等原因，氢燃料电池的规模化应用之路暂时中断。

        与纯电动汽车相比，氢燃料电池车具有加氢时间短、续航里程长的优点。有统计显示，城市物流车在加氢站加6-7公斤氢平均耗时5分钟。丰田最新推出的全新一代Mirai续航里程可达644公里。

        “预计到2050年，氢能在中国的能源体系中占比将达10%左右，氢气需求量近6000万吨，年经济产值超10万亿元。”今年6月发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》认为，未来，氢能将在交通运输、工业等领域实现普及应用。

        与日本等国家相比，中国的氢能燃料电池汽车的产业化推进相对滞后，但是近来呈现出“快速赶超”的态势。 

        在丰田第一代Mirai投放市场两年之后，上汽荣威推出了第一款搭载氢燃料电池动力系统的车型——全新一代荣威950车型。去年5月，奇瑞汽车推出艾瑞泽5氢燃料电池版实车。上汽大通和东风风神已分别推出了氢燃料电池乘用车，北汽集团则正在研发中。

        长城汽车2018年表示，计划于2025年推出具备成本竞争力的大功率氢燃料电池乘用车。今年8月，广汽集团(02238)与亿华通合作的氢燃料电池SUV车型亮相，车辆搭载最新一代自主氢燃料电池发动机。

        工信部9月公示的第324批《道路机动车辆生产企业及产品公告》显示，111家新能源汽车企业申报的299款车型中，燃料电池有20款。据不完全统计，目前中国已有超40家车企开始研发燃料电池汽车。 氢燃料电池车的风口来了。但在潜力巨大的中国新能源汽车市场，抢夺蛋糕的不止是本土企业，还有拥有更强技术实力和成本控制能力的跨国车企。

        02、跨国巨头争相布局氢能源

         作为全球率先布局氢能源产业链的车企之一，丰田汽车迄今有20多年的氢燃料电池研发经验。

        这家氢燃料电池车行业的“领头羊”公司，在2015年放开了5680项燃料电池研究专利，而后陆续与亿华通、北汽、广汽、一汽金龙等公司在相关领域展开合作。近日，丰田与广汽集团签署电动化及智能领域战略合作框架协议，将致力于推出纯电动车、氢燃料电池车等车型。

        目前，丰田氢燃料电池车矩阵已经初步形成，旗下第一代Mirai 、FCEV叉车、FCEV大巴、FCEV卡车等车型已经在工业和商业等领域投入使用。按照丰田计划，2020年，其氢燃料电池车年产量将从去年的3000辆增加至30000辆，实现10倍的产量提升。

        除了丰田，现代、本田(HMC.US)、奔驰等汽车制造商也陆续推出了氢燃料电池车型。 其中，现代汽车是世界首家实现燃料电池汽车商业化的汽车制造商。在长达13年的氢燃料电池车研发之后，现代汽车集团于2013年启动ix35车型量产。现代集团相关负责人近日表示，现代基于ix35打造的第二代量产车型Nexo国内订单超5500辆。

        到2025年，现代汽车集团将向市场投放两款氢燃料电池车，2030年前其燃料电池系统年产能将提升至70万套，FCEV年产量增加至50万辆。 出于节省成本、降低风险等因素的考虑，车企也在通过联盟合作的方式布局氢燃料电池车。

        2013年，宝马集团与丰田合作，共同研发氢燃料电池驱动系统。2015年，宝马与丰田合作研发的氢动力驱动系统走进宝马5系。当年夏天，宝马的研发部门开始在宝马5系GT氢燃料电池车上测试该驱动系统。 此后，双方在氢燃料电池汽车领域的合作不断深入。

        2016年，丰田汽车与宝马集团再度签署合作协议，共同开发燃料电池驱动系统以及氢燃料电池汽车模块化组件等。2017年年初，宝马集团、丰田汽车与工业和能源等多部门合作，成立国际氢能委员会，目前委员会成员已达60余家。

        2018年，奥迪与现代汽车签订协议共享氢燃料电池的相关技术和专利。奥迪CEO布拉姆·肖特近日宣布，未来奥迪将重新启动氢燃料电池车型h-tron计划，全新第六代氢燃料电池车型将于2021年正式面世。

         10月10日，在2019汽车蓝皮书发布会后的媒体采访环节，大众汽车集团(中国)执行副总裁刘云峰透露，从2008年北京奥运会开始，大众汽车与同济大学共同开发氢燃料电池汽车，随后十多年的时间里，大众并没有停止氢燃料电池的研发。 

        03、燃料电池车普及还需3到5年

        多家主流车企争相布局氢能源，但氢燃料电池车普及过程中，也面临着基础设施配套不完善和成本高昂的两大难题。 在中国，氢燃料汽车产业基础设施的建设速度远不如预期。

        中国汽车工程学会2017年牵头编制的《节能与新能源汽车技术路线图》提出，到2020、2025和2030年，中国将分别建成100、300和1000座加氢站。据高工产研氢电研究所统计，截至2018年年底，中国大陆地区加氢站保有量仅有28座左右。

        统计数据显示，截至2018年，中国每个加氢站的建设成本在1500万-2000万元左右。这意味着，要完成2020年100座加氢站的建设目标，需要投入至少10亿元。2019年，中国首度在政府工作报告中提到氢能源，提出推动氢能源汽车基础设施建设。今年上半年，氢能行业投资计划总金额超1000亿元，较2018年全年的850亿元再增加150亿元。

        此外，氢燃料电池方面也需要关键技术突破。燃料电堆的核心组件膜电极，目前采用的是价格高昂的铂金属制作催化剂。要降低氢燃料电池成本，必须找到替代铂金属的有效催化剂。在高压力环境下工作的储氢罐需要使用大量铝合金和高强度碳纤维材料，成本同样居高不下。 即使是在成本控制方面经验丰富的丰田，也仍然无法解决这一难题。丰田Mirai售价42万元，比特斯拉Model 3高约10万元。丰田近日宣布，该公司在燃料电池相关技术方面取得进步，成本降低了一半。

        也是因为同样的原因，大众汽车对于氢燃料电池车的发展持“保守”态度。大众CEO赫伯特·迪斯在今年10月初明确表示，氢能源汽车“没有未来”。他认为，氢能源汽车并不会比纯电动汽车更加环保，且生产氢气过程中会造成大量电力浪费，现阶段氢能源汽车高昂的成本并不利于推广普及。

        中国汽车工业协会曾预测，到2020年，中国将试运行1万辆氢燃料电池车。但就在前段时间，该协会将这个数字调整为“今年2000辆，明年5000辆”。

        美国能源部统计显示，2018年中国燃料电池成本约为每千瓦4500元，预计当燃料电池年均产量达50万辆时，燃料电池成本有望降至每千瓦约200元。丰田此前曾预计，氢燃料电池车的售价将在10年内与混合动力车型相匹敌。但至少在目前，价格高昂的Mirai并没有受到市场的广泛欢迎。

         “燃料电池车是可以普及的，这个时间预计还要3-5年左右。”中国工程院院士衣宝廉表示，到2023至2025年，希望可以将燃料电池车的成本降到与锂离子电池车相近的水平。

         (原文来自： 未来汽车日报 　 作者： 张一 )

        根据2019年的数据，中国氢能行业在2019年的前六个月实现了超过1000亿的总投资，而2018年同期为850亿。

        今年上半年，中国20个省份针对氢能行业发布了近50项政策，以配合中央政府促进该行业发展。一些省份也制定了该行业未来5年的发展计划，其中最引人注目的是广东省、江苏省、山东省和浙江省。特别是江苏省于2019年9月发布了氢能电池汽车产业发展规划，目标是到2025年形成氢能汽车综合产业集群，氢能汽车产量达到1万辆以上，建设50多个加氢站。

        此外，中国一些中型城市，包括广东省佛山市和江苏省张家口，已经决定将氢能作为一个关键产业来发展。佛山已经制定了一个目标，将该行业的总产值提高到200亿。到2020年，将达到500亿。到2025年，将达到1000亿。2020年建成28个加氢站，2025年建成43个，2030年建成57个。

        张家口已经建立了28个氢能设施，能够覆盖生产、储存和运输燃料，以及完整的氢动力汽车制造和相关的关键环节，目标是构建一个完整的氢能供应链，集成研发、生产、储存和运输以及应用和消费。为了将自己打造成氢能发展的领头羊，张家口市政府计划在2020年前购买并部署1500辆公交车、500辆物流车、200辆轿车和200辆环卫车，全部使用氢燃料。

        根据2016年发布的《中国氢能产业基础设施路线图》，中国氢能产业的总产值2020年预计将达到3000亿。中国的加氢站预计到2020年达到100个，到2030年达到1000个，届时氢能汽车的产量预计将达到200万辆。

         “尽管氢能行业迅速增长，但在氢能电池驱动汽车的商业化方面，中国仍面临一系列问题，包括：仍需完善的关键技术，以及与此类燃料的购买和运营相关的高成本，还有并不统一的产业政策等，”中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏说。

         “中国的燃料电池行业仍处于起步阶段，但必将发展成为一个产值有望超过1万亿元的大产业。”一位业内人士如此说道。

         (原文来自：全球能源 中国新能源网综合)