EP1306122A1 - Homogenisierungsvorrichtung für ein Pulvermaterial und Verfahren zur Homogenisierung eines Pulvermaterials - Google Patents

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EP1306122A1
EP1306122A1 EP02023626A EP02023626A EP1306122A1 EP 1306122 A1 EP1306122 A1 EP 1306122A1 EP 02023626 A EP02023626 A EP 02023626A EP 02023626 A EP02023626 A EP 02023626A EP 1306122 A1 EP1306122 A1 EP 1306122A1
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EP
European Patent Office
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rotor
powder material
homogenizing device
homogenizing
chamber
Prior art date
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EP1306122B1 (de
Inventor
Till Kaz
Axel Dr. Helmbold
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/84—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with two or more stirrers rotating at different speeds or in opposite directions about the same axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/85—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with two or more stirrers on separate shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/91—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/60—Mixing solids with solids

Definitions

  • the invention relates to a homogenizing device for a powder material.
  • the invention relates to a method for homogenizing a powder material.
  • powder material in many applications where a powder material is used, for example, in the production of electrochemical functional layers or in the surface coating, it is important that the powder material is largely homogenized and in particular no too large powder particle cogglomerates available.
  • powder material in which it is a mixture of different components then be homogeneously mixed.
  • the invention is based on the object, a homogenizer and to provide a method of homogenizing a powder material, by means of which or by means of which a high degree of homogenization can be achieved even with fine-grained powder materials.
  • a homogenization device for a powder material with a homogenization chamber that can be filled with the powder material dissolved, in which a first rotor is rotatably arranged and spaced from this, a second rotor is rotatably arranged, wherein the rotate both rotors counter-clockwise to create opposing flows, over which the powder material is friable.
  • the two rotors generate opposing currents and in particular Air flows, so that the powder material between the two rotors in suspended.
  • the air flows in turn cause powder particle flows in the powdered fluid.
  • Powder mixtures for electrochemical functional layers often contain as binder organic substances such as PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • binder organic substances such as PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • One such binder forms threads, on the one hand, the binding effect between powder particles and in particular powder particle cogglomerates and, on the other hand, the layer produced is hydrophobic Features. A destruction of these threads by mechanical action accordingly degrades the electrochemical properties of a corresponding functional layer.
  • the homogenization is according to the invention achieved without such harmful mechanical action.
  • first rotor and the second rotor are substantially the same rotational speed rotatable in opposite directions, so on the one hand to hold the powder material in suspension between the two rotors and to avoid the other force gradient in the total flow, which have a non-radial preferred direction.
  • a synchronization device for Synchronization of a drive for the first rotor and a drive for the second rotor is provided to set the same rotational speeds to ensure the two rotors.
  • the synchronization device can this be an electronic circuit, which, for example, two electric motors synchronized with each other. It may also be a mechanical device, which, for example the two rotors are synchronized with each other via a gearbox, if only a single drive is provided.
  • a distance of a rotor to a Boundary wall of the homogenization chamber is less than one fifth of the Distance between the first rotor and the second rotor. Especially is the distance of a rotor to a boundary wall, through which a Shaft to drive the rotor passes, less than a fifth of the said Distance between the first rotor and the second rotor, so To avoid dead spaces in the homogenization chamber. Continues to extend a rotor advantageously up to the vicinity of lateral boundary walls the homogenization chamber.
  • a drive for a rotor is designed so that the rotor speeds of at least 8000 revolutions per minute are achievable.
  • the rotors with rotational speeds operated between 10,000 and 20,000 revolutions per minute become; homogenized powder materials for the production of to provide electrochemical functional layers.
  • a rotor has one or more rotor blades, which are provided with a non-stick coating for powder material. This prevents sticking of powder material to a rotor.
  • first rotor and the second rotor at opposite Bound walls of the homogenization chamber stored are. This allows the powder between the two rotors in the Levitate, with the proportion of dead spaces in the homogenization chamber is minimized.
  • a first homogenizing device is used with a first chamber and the first rotor and a essentially identically formed second homogenizing device with a second chamber and the second rotor are provided, wherein the first homogenizer and the second homogenizer are positioned relative to each other so that the homogenization chamber is formed by the first chamber and the second chamber.
  • the inventive Homogenizing device can then be through the two form the same trained homogenization by these accordingly be positioned together. The constructive and production engineering Effort for the preparation of the homogenization with the Both counter-rotating rotors is thereby kept low.
  • the first homogenizer is on the second Homogenizing device can be positioned; where then the chambers so on the respective homogenizing device are arranged that they a recess on a corresponding side of the respective homogenizing device are formed, d. H. towards the outside an open side exhibit.
  • the homogenizers are formed substantially the same, then are in superposition also the two rotors automatically in opposite directions.
  • first homogenizer and second Homogenizing relative to each other fixable so as the homogenization chamber to build.
  • the homogenization chamber is filled prior to fixation.
  • the design effort for the production of a homogenizing device according to the invention is minimized thereby, in particular no filling locks provided for powder material in the homogenization chamber Need to become.
  • the object mentioned at the outset is also according to the invention in a method for homogenizing a powder material, in which by a first rotor an air flow and by a second rotor a opposite flow of air is generated, the powder in opposite directions Currents is being grated.
  • the opposing currents are in particular around Pulverfluidströmmaschine, which in turn driven by the air currents are.
  • the powder material via the two air flows is held in suspense. This can be an intense Reaching contact between the powder particles in the particle flows, whereby the homogenization due to internal friction in the powder material is reached.
  • the powder material is homogenized at most for so long that no decomposition processes like chemical processes take place in it.
  • the device according to the invention or by means of the invention Method can be homogenized powders as coating materials for produce an electrochemical functional layer.
  • These powders are in particular Mixtures of different components. It can be done with it produce electrochemical functional layers with high reproducibility, because of the high - reproducible - degree of homogenization of the Powder material the statistical size variations in the homogenized Powder material are minimized. In particular, even fine-grained Homogenize powder mixtures that are beneficial as starting materials for electrochemical functional layers.
  • the powder material comprises a mixture of a catalyst material such as platinum or platinum ruthenium and a binder such as PTFE.
  • the binder provides a bond between powder material particles and in particular powder material clogglomerates. It may also be for the example hydrophobic properties of an electrochemical functional layer in particular to prevent the wetting of an electrode layer.
  • the catalyst material is supported, for example on carbon black or carbon particles, in particular the material costs minimize.
  • the mixture comprises an electron-conducting material around which Electron conduction, for example, to electrode layers for a fuel cell sure.
  • it is the carrier material for the catalyst around an electron conductor.
  • the mixture is a proton-conducting material comprises the proton conduction to a proton-conducting membrane sure. This effectively becomes the surface of a corresponding one Electrode enlarged.
  • the mixture comprises a pore-forming agent, in this way the effective reaction surface of a manufactured Increase layer.
  • An embodiment of a homogenization device according to the invention which is designated as a whole by 10 in FIG. 2, comprises a first one Homogenizer 12 and a second homogenizer 14; these two homogenizers essentially are the same ( Figure 1), so that in the following only the second homogenizer 14 will be described.
  • This includes a housing 16 in which a chamber 18 is formed, which to an end face of the housing 16 is open.
  • This chamber 18 is with a powder material 20 to be homogenized.
  • this chamber 18 is rotationally symmetrical about a housing axis.
  • a Rotor 22 is arranged, which via a shaft 24 in the second chamber 18th can rotate, wherein a drive 26, which arranged in the housing 16 is, the rotation of the shaft 24 causes.
  • the drive 26 is in particular around an electric motor.
  • the second chamber 18 has lateral boundary walls 28 and a lower Boundary wall 30 on.
  • the shaft 24 passes through the lower boundary wall 30 and is in particular rotatable with respect to this stored.
  • a seal 32 around the Shaft 24 is arranged, which is in particular a double lip seal can act.
  • the rotor 22, which is associated with the second homogenizing device 14 is (second rotor 22) is formed, for example, two-lobe.
  • the second rotor 22 is arranged in the second chamber 18 that the Proportion of dead spaces in a corresponding homogenization chamber 33 (Figure 2) is as low as possible.
  • the rotor 22 extends to the vicinity the lateral boundary walls 28 and also the distance of the rotor 22 to the lower boundary wall 30 is minimized, as discussed in more detail below becomes.
  • the first homogenizer 12 is formed with a first chamber 34, a first drive 36 and a first rotor 38.
  • the first homogenizing device 12 in this case has a housing 40.
  • the housing 16 and corresponding to the housing 40 has an upper end face 42, which is substantially flat, so that a bearing surface formed is to the first homogenizer 12 on the second Positioning homogenizer 14 and the homogenization chamber 33 from the second chamber 18 and the first chamber 34 to form.
  • the end face 42 is in particular an annular surface.
  • the two homogenizers 12 and 14 are then positioned that a rotation axis 44 for the first rotor 38 and a rotation axis 46th for the second rotor 22 substantially coincide.
  • a rotation axis 44 for the first rotor 38 and a rotation axis 46th for the second rotor 22 substantially coincide.
  • the Homogenization chamber 33 rotationally symmetrical.
  • a distance A between the two rotors 22 and 38 in the homogenization chamber 33 is in particular at least five times larger than a distance B between the respective rotor and its associated lower Boundary wall (second rotor 22 and boundary wall 30, during positioning the first homogenizer 12 on the second homogenizer 14, the corresponding boundary wall is an upper one Boundary wall). In turn, the proportion of dead spaces in the Homogenization chamber 33 minimized.
  • drives 26 and 36 can be rotational speeds for the respectively associated Reach rotors 22 and 38, which are at least greater than 8000 Revolutions per minute. Good homogenization results for powder materials for the production of electrochemical functional layers have at speeds of rotation between 10,000 and 20,000 revolutions per Minute to achieve.
  • a first air flow is generated via the first rotor 38 and via the second rotor 22 generates a second air flow, wherein the two air currents are in opposite directions, since the two rotors 22 and 38 in the homogenization chamber 33 in opposite directions rotate.
  • the rotational speeds are correct but the amount in substantially coincide.
  • a synchronization device 48 is provided, which synchronizes the drive of the two rotors 38 and 22 with each other.
  • it may be an electronic synchronization device act, which synchronizes electric motors.
  • a the only drive for the two rotors 22 and 38 is provided and the Synchronizing device causes the two rotors in opposite directions the homogenization chamber 33 rotate by, for example, a corresponding Gear is provided to the different direction of rotation but to effect at substantially the same rotational speed.
  • the homogenizing device according to the invention functions as follows:
  • One of the homogenizing devices is to be homogenized with the Powder material 20 filled, for example, the second homogenizer 14 with its second chamber 18. Subsequently, the first homogenizer 12 positioned on the second homogenizer 14 and these two bodies are fixed together so the Homogenization chamber 33 to form.
  • the rotors 22 and 38 are then put into operation, the rotational speed for example, between 10,000 revolutions per minute and 20000 revolutions per minute.
  • the two rotors 22 and 38 are included synchronized with each other in such a way that they essentially counteract the have the same rotational speed.
  • the homogenization of the powder material 20 by the homogenizer 10 is thus essentially not by a direct mechanical Influencing the rotors 22 and 38 on the powder material 20th (Grinding), but by internal friction in the powder fluid, the rotors 22, 38 on the respective caused counterflow air flows the drive represent for the powder fluid flows. Since the powder material between the Rotors 22 and 38 is held in suspension, the proportion of dead spaces minimized in the homogenization chamber 33; in such dead spaces could accumulate powder clogglomerates that are not further grated and thus adversely affect the homogenization result.
  • the homogenizing device according to the invention and the inventive Methods can be used advantageously for the production of Powder material for electrochemical functional layers and in particular catalytic layers; as with polymer electrolyte membrane fuel cells, for example (PEFC) can be used with hydrogen or methanol as Reaction gas. It can also be electrochemical layers for battery systems produce with such homogenized powders or electrochemical Layers for reactors and reformers. In addition, let yourself with correspondingly homogenized powder materials also powder coatings produce. It is also possible surfaces of heat exchangers or absorbers to produce with correspondingly homogenized powders.
  • PEFC polymer electrolyte membrane fuel cells
  • Useful powder materials include a catalyst such as platinum or Platinum-ruthenium, said catalyst being in particular supported, d. H. sitting on soot particles or carbon particles.
  • a binder is provided, which is an organic substance such as PTFE (Polytetrafluoroethylene), which on the one hand with the carrier particles binds to the catalyst and on the other has hydrophobic properties, so that prevent moisture penetration of the functional layer produced leaves.
  • pore-forming agents can be added and also proton-conducting Materials to effect an effective surface enlargement and the increase electrochemical reaction areas and a proton conduction to ensure a membrane. It can also be electron-conducting materials be present, with carbon black or carbon as a carrier particles this already act electronically.
  • the aim is to produce powder mixtures which are as fine as possible.
  • the homogenizing device according to the invention makes it possible to homogenize Powder mixtures produce with particles, which for example smaller than 50 nm and having cogglomerates smaller than 500 nm.
  • a powder homogenized according to the invention can be passed through a powder conveying device on a support, such as a membrane, apply.
  • a powder conveying device and a corresponding method for powder application on a carrier is in the non-prepublished German application No. 101 34 498.8 of July 2, 2001 to the same Applicant, to which expressly incorporated herein by reference.
  • FIGS. 3 and 4 are scanning electron micrographs of According to the invention homogenized powder material shown, wherein it is a carbon-supported platinum catalyst with PTFE as a binder.
  • Figure 3 shows a photograph with twenty thousand magnification and
  • Figure 4 shows a recording of the same material with fifty thousand magnification.
  • the inschwe By the method according to the invention, d. H. the inschwemid the Powder particles between the two rotors 22 and 38 and attrition of the Powder material due to internal friction can ensure that even during homogenization, the threads are not destroyed.
  • a knife for example in the form of a rotor knife
  • the powder material acts Danger of destroying the PTFE threads.
  • a corresponding powder material is in the homogenizer 10 homogenized only so long that it is ensured that no Decomposition processes occur in the powder material, such as chemical reactions that could alter the powder material so that the electrochemical properties of correspondingly produced functional layers are deteriorated.

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Abstract

Um eine Homogenisierungsvorrichtung für ein Pulvermaterial bereitzustellen, mittels welcher sich ein hoher Homogenisierungsgrad auch bei feinkörnigen Pulvermaterialien erreichen läßt, ist eine mit dem Pulvermaterial befüllbare Homogenisierungskammer vorgesehen, in welcher ein erster Rotor drehbar angeordnet ist und beabstandet zu diesem ein zweiter Rotor drehbar angeordnet ist, wobei die beiden Rotoren gegenläufig rotieren, um gegenläufige Strömungen zu erzeugen, über die das Pulvermaterial zerreibbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Homogenisierungsvorrichtung für ein Pulvermaterial.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Homogenisierung eines Pulvermaterials.
Bei vielen Anwendungen, bei denen ein Pulvermaterial zum Einsatz kommt, beispielsweise bei der Herstellung von elektrochemischen Funktionsschichten oder bei der Oberflächenbeschichtung, ist es wichtig, daß das Pulvermaterial weitgehend homogenisiert ist und insbesondere keine zu großen Pulverpartikel-Kogglomerate vorliegen. Insbesondere muß Pulvermaterial, bei dem es sich um eine Mischung aus verschiedenen Komponenten handelt, dann homogen vermischt sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Homogenisierungsvorrichtung und ein Verfahren zur Homogenisierung eines Pulvermaterials bereitzustellen, mittels welcher bzw. mittels welchem sich ein hoher Homogenisierungsgrad auch bei feinkörnigen Pulvermaterialien erreichen läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Homogenisierungsvorrichtung für ein Pulvermaterial mit einer mit dem Pulvermaterial befüllbaren Homogenisierungskammer gelöst, in welcher ein erster Rotor drehbar angeordnet ist und beabstandet zu diesem ein zweiter Rotor drehbar angeordnet ist, wobei die beiden Rotoren gegenläufig rotieren, um gegenläufige Strömungen zu erzeugen, über die das Pulvermaterial zerreibbar ist.
Die beiden Rotoren erzeugen gegenläufige Strömungen und insbesondere Luftströmungen, so daß das Pulvermaterial zwischen den beiden Rotoren in der Schwebe gehalten ist. Die Luftströmungen wiederum bewirken Pulverpartikelströmungen in dem Pulverfluid. Dadurch zerreiben sich Pulverpartikelkogglomerate in dem Pulvermaterial aufgrund innerer Reibung, so daß eine Homogenisierung erreicht wird.
Pulvermischungen für elektrochemische Funktionsschichten enthalten oftmals als Bindemittel organische Substanzen wie PTFE (Polytetrafluorethylen). Ein solches Bindemittel bildet Fäden aus, durch die zum einen die Bindungswirkung zwischen Pulverpartikeln und insbesondere Pulverpartikelkogglomeraten gesichert ist und zum anderen die hergestellte Schicht hydrophobe Eigenschaften aufweist. Eine Zerstörung dieser Fäden durch mechanische Einwirkung verschlechtert demgemäß die elektrochemischen Eigenschaften einer entsprechenden Funktionsschicht. Die Homogenisierung wird erfindungsgemäß ohne solche schädliche mechanische Einwirkung erreicht.
Im Gegensatz zu einem mechanischen Mahlen über ein Messer wird der Zerkleinerungseffekt von Pulverpartikelkogglomeraten also durch innere Reibung in dem Pulvermaterial verursacht. Da die Pulverpartikel aufgrund ihrer Schwebehaltung zwangsläufig strömen, wird ein hoher Homogenisierungsgrad erreicht. Darüber hinaus ist auch keine direkte mechanische Einwirkung der Rotoren auf das Pulvermaterial erforderlich, so daß auch feinkörnige Pulvermaterialien homogenisierbar sind.
Insbesondere sind dabei der erste Rotor und der zweite Rotor mit im wesentlichen gleicher Drehgeschwindigkeit gegenläufig rotierbar, um so zum einen das Pulvermaterial in der Schwebe zwischen den beiden Rotoren zu halten und zum anderen Kraftgradienten in der Gesamtströmung zu vermeiden, welche eine nichtradiale Vorzugsrichtung aufweisen.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Synchronisierungsvorrichtung zur Synchronisierung eines Antriebs für den ersten Rotor und eines Antriebs für den zweiten Rotor vorgesehen ist, um die Einstellung gleicher Drehgeschwindigkeiten der beiden Rotoren sicherzustellen. Bei der Synchronisierungsvorrichtung kann es sich dabei um eine elektronische Schaltung handeln, welche beispielsweise zwei Elektromotoren miteinander synchronisiert. Es kann sich auch um eine mechanische Vorrichtung handeln, welche beispielsweise die beiden Rotoren über ein Getriebe miteinander synchronisiert, wenn nur ein einziger Antrieb vorgesehen ist.
Um insbesondere Toträume in der Homogenisierungskammer zu minimieren, in denen sich Partikelkogglomerate ansammeln könnten, welche das Homogenisierungsergebnis verschlechtern, fallen vorteilhafterweise eine Drehachse für den ersten Rotor und eine Drehachse für den zweiten Rotor im wesentlichen zusammen. Dadurch lassen sich in der Homogenisierungskammer bezüglich dieser gemeinsamen Drehachse Strömungsverhältnisse mit hohem Symmetriegrad ausbilden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Abstand eines Rotors zu einer Begrenzungswand der Homogenisierungskammer kleiner ist als ein Fünftel des Abstandes zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor. Insbesondere ist der Abstand eines Rotors zu einer Begrenzungswand, durch welche eine Welle zum Antrieb des Rotors durchtritt, kleiner als ein Fünftel des genannten Abstandes zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor, um so Toträume in der Homogenisierungskammer zu vermeiden. Weiterhin erstreckt sich ein Rotor vorteilhafterweise bis in die Nähe von seitlichen Begrenzungswänden der Homogenisierungskammer.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn durch die beiden Rotoren gegenläufige Luftströmungen in der Homogenisierungskammer erzeugbar sind. Durch diese gegenläufigen Luftströmungen wird das Pulvermaterial zwischen den beiden Rotoren in der Schwebe gehalten, wobei die gegenläufigen Luftströmungen wiederum gegenläufige Partikelströmungen in dem Pulverfluid antreiben. Diese Pulverfluidströmungen bewirken einen Kontakt zwischen Pulverpartikeln, wobei dann Pulverpartikelkogglomerate durch innere Reibung zerrieben werden und dadurch ein Homogenisierungseffekt auftritt. Dieser Homogenisierungseffekt tritt dabei insbesondere auch in feinkörnigen Pulvermaterialien auf.
Günstigerweise ist ein Antrieb für einen Rotor so ausgebildet, daß Rotordrehzahlen von mindestens 8000 Umdrehungen pro Minute erreichbar sind. In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Rotoren mit Drehgeschwindigkeiten zwischen 10000 und 20000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden; um homogenisierte Pulvermaterialien zur Herstellung von elektrochemischen Funktionsschichten bereitzustellen.
Weiterhin ist es günstig, wenn ein Rotor ein oder mehrere Rotorblätter aufweist, welche mit einer Antihaftbeschichtung für Pulvermaterial versehen sind. Dadurch wird ein Ankleben von Pulvermaterial an einem Rotor verhindert.
Weiterhin ist es günstig, wenn der erste Rotor und der zweite Rotor an gegenüberliegenden Begrenzungswänden der Homogenisierungskammer gelagert sind. Dadurch läßt sich das Pulver zwischen den beiden Rotoren in der Schwebe halten, wobei der Anteil an Toträumen in der Homogenisierungskammer minimiert ist.
Konstruktiv ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine erste Homogenisierungseinrichtung mit einer ersten Kammer und dem ersten Rotor und eine im wesentlichen gleich ausgebildete zweite Homogenisierungseinrichtung mit einer zweiten Kammer und dem zweiten Rotor vorgesehen sind, wobei die erste Homogenisierungseinrichtung und die zweite Homogenisierungseinrichtung so relativ zueinander positionierbar sind, daß die Homogenisierungskammer durch die erste Kammer und die zweite Kammer gebildet ist. Die erfindungsgemäße Homogenisierungsvorrichtung läßt sich dann durch die beiden gleich ausgebildeten Homogenisierungseinrichtungen bilden, indem diese entsprechend aneinander positioniert werden. Der konstruktive und fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung der Homogenisierungsvorrichtung mit den beiden gegenläufigen Rotoren ist dadurch gering gehalten.
Insbesondere ist die erste Homogenisierungseinrichtung auf der zweiten Homogenisierungseinrichtung positionierbar; wobei dann die Kammern so an der jeweiligen Homogenisierungseinrichtung angeordnet sind, daß sie durch eine Ausnehmung an einer entsprechenden Seite der jeweiligen Homogenisierungseinrichtung gebildet sind, d. h. zum Außenraum hin eine offene Seite aufweisen. Durch Gegenüberpositionierung der jeweiligen offenen Seiten ist dann die Homogenisierungskammer gebildet. Wenn die Homogenisierungseinrichtungen im wesentlichen gleich ausgebildet sind, dann sind bei Übereinanderpositionierung auch die beiden Rotoren automatisch gegenläufig.
Insbesondere sind dann die erste Homogenisierungseinrichtung und zweite Homogenisierungseinrichtung relativ zueinander fixierbar, um so die Homogenisierungskammer zu bilden.
Vorteilhafterweise wird vor einer Fixierung die Homogenisierungskammer befüllt. Der konstruktive Aufwand zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung ist dadurch minimiert, da insbesondere keine Einfüllschleusen für Pulvermaterial in die Homogenisierungskammer vorgesehen werden müssen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Homogenisierung eines Pulvermaterials gelöst, bei welchem durch einen ersten Rotor eine Luftströmung und durch einen zweiten Rotor eine gegenläufige Luftströmung erzeugt wird, wobei das Pulver in gegenläufigen Strömungen zerrieben wird.
Bei den gegenläufigen Strömungen handelt es sich dabei insbesondere um Pulverfluidströmungen, welche wiederum durch die Luftströmungen angetrieben sind.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Pulvermaterial über die beiden Luftströmungen in der Schwebe gehalten wird. Dadurch läßt sich ein intensiver Kontakt zwischen den Pulverpartikeln in den Partikelströmungen erreichen, wodurch die Homogenisierung aufgrund innerer Reibung in dem Pulvermaterial erreicht wird.
Insbesondere wird das Pulvermaterial höchstens so lange homogenisiert, daß keine Zersetzungsprozesse wie chemische Prozesse in ihm stattfinden.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich homogenisierte Pulver als Beschichtungsmaterialien für eine elektrochemische Funktionsschicht herstellen. Diese Pulver sind dabei insbesondere Mischungen aus verschiedenen Komponenten. Es lassen sich damit elektrochemische Funktionsschichten mit hoher Reproduzierbarkeit herstellen, da aufgrund des hohen - reproduzierbaren - Homogenisierungsgrads des Pulvermaterials die statistischen Größenschwankungen im homogenisierten Pulvermaterial minimiert sind. Insbesondere lassen sich auch feinkörnige Pulvermischungen homogenisieren, die sich vorteilhaft als Ausgangsmaterialien für elektrochemische Funktionsschichten einsetzen lassen.
Insbesondere umfaßt das Pulvermaterial eine Mischung aus einem Katalysatormaterial wie Platin oder Platin-Ruthenium und einem Bindemittel wie PTFE. Das Bindemittel sorgt für eine Bindung zwischen Pulvermaterialpartikeln und insbesondere Pulvermaterialkogglomeraten. Es kann auch für die beispielsweise hydrophoben Eigenschaften einer elektrochemischen Funktionsschicht sorgen, um insbesondere die Durchfeuchtung einer Elektrodenschicht zu verhindern.
Vorteilhafterweise ist dabei das Katalysatormaterial geträgert, beispielsweise auf Ruß oder Kohlenstoffpartikeln, um so insbesondere die Materialkosten zu minimieren.
Insbesondere umfaßt die Mischung ein elektronenleitendes Material, um die Elektronenleitung beispielsweise an Elektrodenschichten für eine Brennstoffzelle sicherzustellen. Insbesondere handelt es sich bei dem Trägermaterial für den Katalysator um einen Elektronenleiter.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Mischung ein protonenleitendes Material umfaßt, um die Protonenleitung zu einer protonenleitenden Membran sicherzustellen. Dadurch wird effektiv die Oberfläche einer entsprechenden Elektrode vergrößert.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, daß die Mischung einen Porenbildner umfaßt, um auf diese Weise die effektive Reaktionsfläche einer hergestellten Schicht zu erhöhen.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
Figur 1
in schematischer Ansicht Ausführungsbeispiele zweier Homogenisierungseinrichtungen;
Figur 2
eine Homogenisierungsvorrichtung, welche durch Zusammensetzen der beiden Homogenisierungseinrichtungen gemäß Figur 1 gebildet ist;
Figur 3
ein rasterelektronenmikroskopisches Bild eines mit einer erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung homogenisierten Pulvermaterials (geträgertes Katalysatormaterial mit PTFE-Zusatz als Bindemittel), wobei der Bildausschnitt ca. 6 µm groß ist und
Figur 4
eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Pulvermaterials, welches der Aufnahme gemäß Figur 3 zugrundeliegt, jedoch mit größerer Auflösung (mit ca. 2,5-fach größerer Auflösung).
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Homogenisierungsvorrichtung, welche in Figur 2 als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, umfaßt eine erste Homogenisierungseinrichtung 12 und eine zweite Homogenisierungseinrichtung 14; wobei diese beiden Homogenisierungseinrichtungen im wesentlichen gleich ausgebildet sind (Figur 1), so daß im folgenden nur die zweite Homogenisierungseinrichtung 14 beschrieben wird.
Diese umfaßt ein Gehäuse 16, in dem eine Kammer 18 gebildet ist, welche zu einer Stirnfläche des Gehäuses 16 hin offen ist. Diese Kammer 18 ist mit einem zu homogenisierenden Pulvermaterial 20 befüllbar. Bevorzugterweise ist diese Kammer 18 rotationssymmetrisch um eine Gehäuseachse ausgebildet.
In der Kammer 18, welche der zweiten Homogenisierungseinrichtung 14 zugeordnet ist und deshalb hier auch als zweite Kammer 18 bezeichnet wird, ist ein Rotor 22 angeordnet, welcher über eine Welle 24 in der zweiten Kammer 18 rotieren kann, wobei ein Antrieb 26, welcher in dem Gehäuse 16 angeordnet ist, die Drehung der Welle 24 bewirkt. Bei dem Antrieb 26 handelt es sich insbesondere um einen Elektromotor.
Die zweite Kammer 18 weist seitliche Begrenzungswände 28 und eine untere Begrenzungswand 30 auf. Die Welle 24 durchtritt die untere Begrenzungswand 30 und ist insbesondere drehbar bezüglich dieser gelagert. Zur Abdichtung des Durchtritts der Welle 24 gegenüber der zweiten Kammer 18 ist am Durchtrittsbereich durch die untere Begrenzungswand 30 eine Dichtung 32 um die Welle 24 angeordnet, bei der es sich insbesondere um eine Doppellippendichtung handeln kann.
Der Rotor 22, welcher der zweiten Homogenisierungseinrichtung 14 zugeordnet ist (zweiter Rotor 22), ist beispielsweise zweiflüglig ausgebildet.
Der zweite Rotor 22 ist so in der zweiten Kammer 18 angeordnet, daß der Anteil an Toträumen in einer entsprechenden Homogenisierungskammer 33 (Figur 2) möglichst gering ist. Dazu erstreckt sich der Rotor 22 bis in die Nähe der seitlichen Begrenzungswände 28 und auch der Abstand des Rotors 22 zu der unteren Begrenzungswand 30 ist minimiert, worauf unten noch näher eingegangen wird.
Entsprechend ist die erste Homogenisierungseinrichtung 12 ausgebildet mit einer ersten Kammer 34, einem ersten Antrieb 36 und einem ersten Rotor 38. Die erste Homogenisierungseinrichtung 12 weist dabei ein Gehäuse 40 auf.
Das Gehäuse 16 und entsprechend das Gehäuse 40 weist eine obere Stirnfläche 42 auf, welche im wesentlichen eben ist, so daß eine Auflagefläche gebildet ist, um die erste Homogenisierungseinrichtung 12 auf der zweiten Homogenisierungseinrichtung 14 zu positionieren und die Homogenisierungskammer 33 aus der zweiten Kammer 18 und der ersten Kammer 34 zu bilden. Die Stirnfläche 42 ist insbesondere eine Ringfläche. Diese Position der beiden Homogenisierungseinrichtungen 12 und 14 ist dabei fixierbar, um so die Homogenisierungsvorrichtung 10 zu bilden, wobei eine Dichtung zwischen den beiden Homogenisierungseinrichtungen 12, 14 vorgesehen sein kann, beispielsweise in der Form eines O-Rings.
Die beiden Homogenisierungseinrichtungen 12 und 14 sind dann so positioniert, daß eine Drehachse 44 für den ersten Rotor 38 und eine Drehachse 46 für den zweiten Rotor 22 im wesentlichen zusammenfallen. Bei entsprechender rotationssymmetrischer Ausbildung der Kammern 18 und 34 ist dann auch die Homogenisierungskammer 33 rotationssymmetrisch ausgebildet.
Ein Abstand A zwischen den beiden Rotoren 22 und 38 in der Homogenisierungskammer 33 ist insbesondere mindestens fünffach größer als ein Abstand B zwischen dem jeweiligen Rotor und seiner zugeordneten unteren Begrenzungswand (zweiter Rotor 22 und Begrenzungswand 30; bei der Positionierung der ersten Homogenisierungseinrichtung 12 auf der zweiten Homogenisierungseinrichtung 14 ist die entsprechende Begrenzungswand eine obere Begrenzungswand). Dadurch wiederum ist der Anteil an Toträumen in der Homogenisierungskammer 33 minimiert.
Durch die Antriebe 26 und 36 lassen sich Drehzahlen für die jeweils zugeordneten Rotoren 22 bzw. 38 erreichen, welche mindestens größer sind als 8000 Umdrehungen pro Minute. Gute Homogenisierungsergebnisse für Pulvermaterialien zur Herstellung von elektrochemischen Funktionsschichten haben sich bei Drehgeschwindigkeiten zwischen 10000 und 20000 Umdrehungen pro Minute erzielen lassen.
Erfindungsgemäß wird über den ersten Rotor 38 eine erste Luftströmung erzeugt und über den zweiten Rotor 22 eine zweite Luftströmung erzeugt, wobei die beiden Luftströmungen gegenläufig sind, da sich die beiden Rotoren 22 und 38 in der Homogenisierungskammer 33 in entgegengesetzte Richtungen drehen. Die Drehgeschwindigkeiten stimmen dabei aber vom Betrag im wesentlichen überein. Um eine Synchronisierung der Drehgeschwindigkeiten zu erhalten, ist insbesondere eine Synchronisierungsvorrichtung 48 vorgesehen, welche den Antrieb der beiden Rotoren 38 und 22 miteinander synchronisiert. Beispielsweise kann es sich um eine elektronische Synchronisierungsvorrichtung handeln, welche Elektromotoren synchronisiert.
Es kann aber auch vorgesehen sein (in der Zeichnung nicht gezeigt), daß ein einziger Antrieb für die beiden Rotoren 22 und 38 vorgesehen ist und die Synchronisierungsvorrichtung bewirkt, daß die beiden Rotoren gegenläufig in der Homogenisierungskammer 33 rotieren, indem beispielsweise ein entsprechendes Getriebe vorgesehen ist, um die unterschiedliche Drehrichtung aber mit im wesentlichen gleicher Drehgeschwindigkeit zu bewirken.
Die erfindungsgemäße Homogenisierungsvorrichtung funktioniert wie folgt:
Eine der Homogenisierungseinrichtungen wird mit dem zu homogenisierenden Pulvermaterial 20 befüllt, beispielsweise die zweite Homogenisierungseinrichtung 14 mit ihrer zweiten Kammer 18. Anschließend wird die erste Homogenisierungseinrichtung 12 auf der zweiten Homogenisierungseinrichtung 14 positioniert und diese beiden Einrichtungen werden miteinander fixiert, um so die Homogenisierungskammer 33 zu bilden.
Die Rotoren 22 und 38 werden dann in Betrieb genommen, wobei die Drehgeschwindigkeit beispielsweise zwischen 10000 Umdrehungen pro Minute und 20000 Umdrehungen pro Minute liegt. Die beiden Rotoren 22 und 38 sind dabei so miteinander synchronisiert, daß sie gegenläufig im wesentlichen die gleiche Drehgeschwindigkeit aufweisen.
Durch die Rotation eines Rotors 22 bzw. 38 in der Homogenisierungskammer 33 wird ein Luftstrom erzeugt, welcher wiederum eine Strömung des Pulverfluids bewirkt. Durch die gegenläufige Rotation der beiden Rotoren 22 und 38 sind die Luftströmungen so ausgebildet, daß sie das Pulvermaterial zwischen den beiden Rotoren 22 und 38 in der Schwebe halten. Die Luftströmungen bewirken weiterhin Fluidströmungen im Pulverfluid. Dies wiederum bewirkt ein Aneinanderreiben von Pulverteilchenkogglomeraten in dem Pulverfluid. Dadurch verkleinern sich diese Kogglomerate, so daß im Endergebnis eine gleichmäßige Größenverteilung der Kogglomeratpartikel im Pulvermaterial erreicht wird und bezogen auf das Ausgangsmaterial 20 kleinere Kogglomerate vorliegen.
Die Homogenisierung des Pulvermaterials 20 durch die Homogenisierungsvorrichtung 10 erfolgt also im wesentlichen nicht durch eine direkte mechanische Beeinflussung der Rotoren 22 und 38 auf das Pulvermaterial 20 (Mahlen), sondern durch innere Reibung im Pulverfluid, wobei die Rotoren 22, 38 über die jeweils verursachten gegenläufigen Luftströmungen den Antrieb für die Pulverfluidströmungen darstellen. Da das Pulvermaterial zwischen den Rotoren 22 und 38 in der Schwebe gehalten wird, ist der Anteil von Toträumen in der Homogenisierungskammer 33 minimiert; in solchen Toträumen könnten sich Pulverkogglomerate ansammeln, die nicht weiter zerrieben werden und damit das Homogenisierungsergebnis negativ beeinflussen.
Um ein Anhaften von Pulvermaterial an den Rotoren 22 und 38 zu verhindern, sind diese mit einer Antihaftbeschichtung versehen.
Die erfindungsgemäße Homogenisierungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich vorteilhaft einsetzen für die Herstellung von Pulvermaterial für elektrochemische Funktionsschichten und insbesondere katalytische Schichten; wie sie beispielsweise bei Polymerelektrolytmembran-Brennstofrzellen (PEFC) eingesetzt werden mit Wasserstoff oder Methanol als Reaktionsgas. Es lassen sich auch elektrochemische Schichten für Batteriesysteme mit solchen homogenisierten Pulvern herstellen oder elektrochemische Schichten für Reaktoren und Reformer. Darüber hinaus lassen sich mit entsprechend homogenisierten Pulvermaterialien auch Pulverlackierungen herstellen. Es ist auch möglich, Oberflächen von Wärmetauschern oder Absorbern mit entsprechend homogenisierten Pulvern herzustellen.
Im folgenden wird die Herstellung von Pulvermaterial für elektrochemische Funktionsschichten beschrieben.
Einsetzbare Pulvermaterialien umfassen einen Katalysator wie Platin oder Platin-Ruthenium, wobei dieser Katalysator insbesondere geträgert ist, d. h. auf Rußpartikeln oder Kohlepartikeln sitzt. Ferner ist ein Bindemittel vorgesehen, bei dem es sich um einen organischen Stoff wie PTFE (Polytetrafluorethylen) handeln kann, das zum einen die Trägerpartikel mit dem Katalysator bindet und zum anderen hydrophobe Eigenschaften hat, so daß sich eine Durchfeuchtung der hergestellten Funktionsschicht verhindern läßt. Weiterhin können Porenbildner zugesetzt sein und auch protonenleitende Materialien, um eine effektive Oberflächenvergrößerung zu bewirken und die elektrochemischen Reaktionsflächen zu vergrößern und eine Protonenleitung zu einer Membran sicherzustellen. Es können auch elektronenleitende Materialien vorhanden sein, wobei bei Ruß oder Kohle als Trägerpartikel diese bereits elektronenleitend wirken.
Es ist das Ziel, Pulvermischungen herzustellen, welche möglichst fein sind. Durch die erfindungsgemäße Homogenisierungsvorrichtung lassen sich homogenisierte Pulvermischungen erzeugen mit Partikeln, welche beispielsweise kleiner sind als 50 nm und Kogglomerate aufweisen, die kleiner sind als 500 nm.
Derartig hergestellte Pulvermaterialien (die Homogenisierung wird als ein Teil des Herstellungsprozesses betrachtet) weisen hervorragende Eigenschaften bezüglich ihrer elektrochemischen Funktionalität auf. Es lassen sich dabei trockene Schichten aufsprühen, die unter anderem auch aufgrund des hohen Homogenisierungsgrads des Pulvermaterials eine hohe Reproduzierbarkeit aufweisen, wodurch wiederum die elektrochemischen Eigenschaften der hergestellten Schicht einen hohen Reproduzierbarkeitsgrad aufweisen.
Ein erfindungsgemäß homogenisiertes Pulver läßt sich über eine Pulverfördervorrichtung auf einen Träger, beispielsweise einer Membran, aufbringen. Eine solche Pulverfördervorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Pulverauftragung auf einen Träger ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung Nr. 101 34 498.8 vom 2. Juli 2001 der gleichen Anmelderin beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
In den Figuren 3 und 4 sind rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von erfindungsgemäß homogenisiertem Pulvermaterial gezeigt, wobei es sich um einen kohlenstoffgeträgerten Platinkatalysator mit PTFE als Bindemittel handelt. Figur 3 zeigt eine Aufnahme mit zwanzigtausendfacher Vergrößerung und Figur 4 eine Aufnahme des gleichen Materials mit fünfzigtausendfacher Vergrößerung.
Man erkennt in diesen Aufnahmen die einzelnen Pulverpartikel, welche eine Größe von ca. 30 nm aufweisen; ferner erkennbar sind Pulverpartikelkogglomerate, welche eine Größe von ca. 500 nm haben. Weiterhin erkennbar sind fadenförmige Strukturen, bei denen es sich um PTFE-Fäden handelt. Damit PTFE einerseits als Bindemittel für die Pulverpartikel wirken kann und andererseits die hydrophobe Wirkung sichergestellt ist, müssen solche Fäden vorliegen. Eine Zerstörung der Fäden während der Homogenisierung des Pulvermaterials würde die elektrochemischen Eigenschaften von aus einem solchen Material hergestellten Funktionsschichten stark beeinträchtigen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, d. h. das Inschwebehalten der Pulverpartikel zwischen den beiden Rotoren 22 und 38 und Zerreibung des Pulvermaterials aufgrund innerer Reibung läßt sich sicherstellen, daß eben während der Homogenisierung die Fäden nicht zerstört werden. Bei einem Mahlprozeß, bei dem ein Messer (beispielsweise in der Form eines Rotormessers) auf das Pulvermaterial einwirkt, besteht grundsätzlich immer die Gefahr der Zerstörung der PTFE-Fäden.
Ein entsprechendes Pulvermaterial wird dabei in der Homogenisierungsvorrichtung 10 nur so lange homogenisiert, daß sichergestellt ist, daß keine Zersetzungsprozesse in dem Pulvermaterial auftreten, wie beispielsweise chemische Reaktionen, die das Pulvermaterial so verändern könnten, daß die elektrochemischen Eigenschaften entsprechend hergestellter Funktionsschichten verschlechtert sind.

Claims (22)

  1. Homogenisierungsvorrichtung für ein Pulvermaterial (20) mit einer mit dem Pulvermaterial (20) befüllbaren Homogenisierungskammer (33), in welcher ein erster Rotor (38) drehbar angeordnet ist und beabstandet zu diesem ein zweiter Rotor (22) drehbar angeordnet ist, wobei die beiden Rotoren (38, 22) gegenläufig rotieren, um gegenläufige Strömungen zu erzeugen, über die das Pulvermaterial (20) zerreibbar ist.
  2. Homogenisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rotor (38) und der zweite Rotor (22) mit im wesentlichen gleicher Drehgeschwindigkeit gegenläufig rotierbar sind.
  3. Homogenisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronisierungsvorrichtung (48) zur Synchronisierung eines Antriebs (36) für den ersten Rotor (38) und eines Antriebs (26) für den zweiten Rotor (22) vorgesehen ist.
  4. Homogenisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehachse (46) für den ersten Rotor (38) und eine Drehachse (44) für den zweiten Rotor (22) im wesentlichen zusammenfallen.
  5. Homogenisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (B) eines Rotors (38; 22) zu einer Begrenzungswand (30) der Homogenisierungskammer (33) kleiner ist als ein Fünftel des Abstandes (A) zwischen dem ersten Rotor (38) und dem zweiten Rotor (22).
  6. Homogenisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die beiden Rotoren (38, 22) gegenläufige Strömungen in der Homogenisierungskammer (33) erzeugbar sind.
  7. Homogenisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (26; 36) für einen Rotor (22; 38) so ausgebildet ist, daß Rotordrehzahlen von mindestens 8000 Umdrehungen pro Minute erreichbar sind.
  8. Homogenisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (22; 38) ein oder mehrere Rotorblätter aufweist, welche mit einer Antihaftbeschichtung für Pulvermaterial versehen sind.
  9. Homogenisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rotor (38) und der zweite Rotor (22) an gegenüberliegenden Begrenzungswänden (30) der Homogenisierungskammer (33) gelagert sind.
  10. Homogenisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Homogenisierungseinrichtung (12) mit einer ersten Kammer (34) und dem ersten Rotor (38) und einer im wesentlichen gleich ausgebildeten zweiten Homogenisierungseinrichtung (14) mit einer zweiten Kammer (18) und dem zweiten Rotor (22), wobei die erste Homogenisierungseinrichtung (12) und die zweite Homogenisierungseinrichtung (14) so relativ zueinander positionierbar sind, daß die Homogenisierungskammer (33) durch die erste Kammer (34) und die zweite Kammer (18) gebildet ist.
  11. Homogenisierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Homogenisierungseinrichtung (12) auf der zweiten Homogenisierungseinrichtung (14) positionierbar ist.
  12. Homogenisierungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Homogenisierungseinrichtung (12) und zweite Homogenisierungseinrichtung (14) relativ zueinander fixierbar sind.
  13. Homogenisierungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Fixierung die Homogenisierungskammer (33) befüllt wird.
  14. Verfahren zur Homogenisierung eines Pulvermaterials, bei welchem durch einen ersten Rotor eine Luftströmung und durch einen zweiten Rotor eine gegenläufige Luftströmung erzeugt wird, wobei das Pulver in gegenläufigen Strömungen zerrieben wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvermaterial über die beiden Luftströmungen in der Schwebe gehalten wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvermaterial höchstens so lange homogenisiert wird, daß keine Zersetzungsprozesse in dem Pulvermaterial stattfinden.
  17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 16 zur Herstellung von homogenisiertem Pulver als Beschichtungsmaterial für eine elektrochemische Funktionsschicht.
  18. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvermaterial eine Mischung aus einem Katalysatormaterial und einem Bindemittel ist.
  19. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysatormaterial geträgert ist.
  20. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung ein elektronenleitendes Material umfaßt.
  21. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung ein protonenleitendes Material umfaßt.
  22. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen Porenbildner umfaßt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3381341A1 (de) * 2017-03-31 2018-10-03 Kenwood Limited Küchengerät und elektromotoranordnung dafür

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004017161A1 (de) * 2004-03-31 2005-10-20 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Pulverpartikel-Aufbringverfahren und Aufbringvorrichtung für Pulverpartikel
DE102004038413B4 (de) * 2004-07-30 2006-09-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung mit räumlich variierenden Eigenschaften
CN109225034A (zh) * 2018-08-16 2019-01-18 辛艺 一种小体型的气动搅拌机

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE704372C (de) * 1937-07-10 1941-03-28 J S Petzholdt Fa Rundreiber zum Verfeinern von Kakao- oder Schokolademassen
US3278661A (en) * 1962-06-07 1966-10-11 Beck Erich Method of compacting and agglomerating thermoplastic materials ranging from powders to granules
US3307834A (en) * 1963-03-05 1967-03-07 Pilkington Brothers Ltd Methods for mixing finely-divided materials
US3578649A (en) * 1963-05-14 1971-05-11 Pechiney Saint Gobain Preparation of vinyl polymers
US3937446A (en) * 1974-09-30 1976-02-10 Elba-Werk Maschinen-Gesellschaft Mbh & Co. Apparatus for mixing of building materials
GB2046109A (en) * 1979-03-06 1980-11-12 Imi Refiners Ltd Fume agglomeration
EP0354888A1 (de) * 1988-08-12 1990-02-14 Novlab Innovation Ab Rührwerk für Kochgefässe

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE412197C (de) * 1925-04-11 Hartstoff Metall Akt Ges Hamet Verfahren zum Zerkleinern von Stoffen in Wirbelmuehlen
JPH04110051A (ja) * 1990-08-30 1992-04-10 Morikazu Usami 製粉方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE704372C (de) * 1937-07-10 1941-03-28 J S Petzholdt Fa Rundreiber zum Verfeinern von Kakao- oder Schokolademassen
US3278661A (en) * 1962-06-07 1966-10-11 Beck Erich Method of compacting and agglomerating thermoplastic materials ranging from powders to granules
US3307834A (en) * 1963-03-05 1967-03-07 Pilkington Brothers Ltd Methods for mixing finely-divided materials
US3578649A (en) * 1963-05-14 1971-05-11 Pechiney Saint Gobain Preparation of vinyl polymers
US3937446A (en) * 1974-09-30 1976-02-10 Elba-Werk Maschinen-Gesellschaft Mbh & Co. Apparatus for mixing of building materials
GB2046109A (en) * 1979-03-06 1980-11-12 Imi Refiners Ltd Fume agglomeration
EP0354888A1 (de) * 1988-08-12 1990-02-14 Novlab Innovation Ab Rührwerk für Kochgefässe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3381341A1 (de) * 2017-03-31 2018-10-03 Kenwood Limited Küchengerät und elektromotoranordnung dafür

Also Published As

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