实验室热压机在氧去极化阴极 (ODC) 成型过程中的主要功能是机械地将活性催化层与导电支撑结构熔合在一起。通过在约 130°C 的控制温度下施加精确的压力——通常约为 15 MPa——热压机将松散的组件转化为统一的、导电的电极。
热压机是关键的压实步骤，可消除结构空隙，确保催化剂与集流体之间紧密结合，从而建立电子传输所需的物理密度。
热压的关键功能
粘合导电支撑
ODC 依靠镍网作为导电骨架。
热压机将活性催化材料压入该网格的间隙中。这会形成牢固的机械界面，确保催化剂层在运行过程中不会与支撑层分层。
建立电子通路
要使电极正常工作，电子必须在反应位点和外部电路之间自由移动。
热压机压缩电极材料，使颗粒紧密接触。这种“电子传输路径的连续性”可最大限度地降低内部电阻，并最大限度地提高电化学反应的效率。
消除结构缺陷
材料松散堆积会导致大而不可控的孔隙，从而影响稳定性。
通过施加显著压力（15 MPa），热压机消除了这些大孔隙。这种压实形成了致密的、均匀的结构，为电极的长期机械稳定性奠定了基础。
区分压实与烧结
温度控制的作用
区分热压步骤（约 130°C）和后续的高温烧结步骤（约 330°C）至关重要。
热压机使用适度的热量软化粘合剂并促进压实。它不负责后期阶段的化学分解或疏水网络形成。
孔隙管理与孔隙创建
热压机通过压缩去除不需要的大孔隙，但它不创建必需的“反应微孔”。
那些特定的微孔是在高温炉中稍后形成的，其中添加剂如甲基纤维素被烧掉，PTFE 形成网状骨架。热压机奠定基础；炉子激活结构。
优化制造工艺
为确保高性能电极的制造，请根据您的具体目标考虑以下参数：
- 如果您的主要关注点是机械耐久性：确保热压压力达到 15 MPa，以便将镍网完全嵌入催化剂层中。
- 如果您的主要关注点是电气效率：验证压制温度（130°C）是否均匀保持，以最大限度地提高颗粒接触和电子路径的连续性。
- 如果您的主要关注点是最终的孔隙结构：认识到热压机用于致密化；依靠后续的炉烧结步骤来建立疏水性和微孔隙率。
热压机是将粉末和网格混合物转化为单一、导电且机械牢固的组件的关键步骤。
总结表：
| 工艺步骤 | 压力 (MPa) | 温度 (°C) | 主要功能 |
|---|---|---|---|
| 热压 | ~15 MPa | ~130°C | 机械粘合和电子通路形成 |
| 烧结 | 不适用 | ~330°C | 疏水网络形成和孔隙创建 |
| 目标 | 压实 | 软化 | 创建统一的、导电的电极结构 |
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