Płyty dwubiegunowe z tytanu do elektrolizatora PEM

Nazwa produktu: Płyta bipolarna

Zastosowanie: Produkcja wodoru poprzez elektrolizę wody, nowe baterie energetyczne, wodorowe ogniwa paliwowe
Materiał: Tytan, stal nierdzewna, miedź, nikiel
Czystość tytanu: 99,7%
Gatunek: GR1 / GR2
Specyfikacja: Niestandardowa, zgodnie z rysunkami
Metoda przetwarzania: CNC / Trawienie

1. Proces produkcji tytanowych płyt bipolarnych

Tytanowe płyty bipolarne są niezbędnymi elementami w ogniwach paliwowych PEM i elektrolizerach wody PEM. Odpowiadają za dystrybucję gazów/cieczy, przewodzenie elektryczności i podtrzymywanie zespołu membrana-elektroda. Proces produkcji obejmuje kilka kluczowych kroków:

1.1. Wybór surowców

• Materiał: Tytan czysty handlowo (np. gatunek 1 lub gatunek 2) lub stopy tytanu.

• Grubość: Zazwyczaj waha się od 0,1 mm do 1 mm w zależności od zastosowania.

1.2. Obróbka wstępna powierzchni

• Piklowanie: Usuwa warstwy tlenków i zanieczyszczenia z powierzchni.

• Piaskowanie lub polerowanie mechaniczne: Zwiększa chropowatość powierzchni w celu lepszej przyczepności powłoki.

1.3. Formowanie pola przepływu

Kanały przepływu są zaprojektowane do zarządzania przepływem gazów lub cieczy. Typowe metody formowania obejmują:

(a) Tłoczenie

• Formowanie z dużą prędkością przy użyciu precyzyjnych matryc.

• Odpowiednie do produkcji masowej.

• Wymaga trwałych i kosztownych form.

(b) Formowanie rolkowe

• Technika produkcji ciągłej.

• Stosowana do prostszych lub prostych wzorów kanałów.

(c) Trawienie chemiczne

• Precyzyjne wzorowanie za pomocą fotolitografii i wytrawiania kwasem.

• Najlepsze dla złożonych lub drobnych struktur.

• Wyższy koszt i obejmuje gospodarkę odpadami chemicznymi.

(d) Obróbka laserowa lub EDM

• Techniki wysokiej precyzji odpowiednie dla badań i rozwoju lub małych partii.

• Umożliwia bardzo drobne i niestandardowe struktury pola przepływu.

1.4. Spawanie (do montażu)

Dwie wzorzyste blachy tytanowe mogą być połączone w celu utworzenia uszczelnionej płyty bipolarnej:

• Spawanie laserowe lub łączenie dyfuzyjne: Zapewnia wysoką wydajność uszczelniania i integralność strukturalną.

1.5. Obróbka powłoką powierzchniową

Tytan ma tendencję do tworzenia nieprzewodzącej warstwy tlenku (TiO₂), która wpływa na wydajność elektryczną. Powłoki powierzchniowe są nakładane w celu poprawy przewodności i odporności na korozję.

Typowe rodzaje powłok:

• Powłoki na bazie węgla: Grafen, nanorurki węglowe.

• Metale szlachetne: Platyna lub złoto (doskonała przewodność i odporność na korozję, ale kosztowne).

• Ceramika przewodząca: Azotek tytanu (TiN), azotek niobu (NbN).

1.6. Testowanie jakości

• Test szczelności gazowej: Aby zapewnić uszczelnienie.

• Test przewodności elektrycznej

• Test odporności na korozję

• Kontrola dokładności wymiarowej

2. Zastosowania tytanowych płyt bipolarnych

Tytanowe płyty bipolarne są stosowane w różnych systemach elektrochemicznych, w tym:

2.1. Elektrolizery wody z membraną wymiany protonów (PEMWE)

• Surowe środowisko kwaśne i warunki wysokiego napięcia.

• Tytan oferuje doskonałą odporność na korozję i trwałość.

2.2. Ogniwa paliwowe PEM (PEMFC)

• Lekkie i odporne na korozję właściwości są idealne do zastosowań przenośnych, motoryzacyjnych i lotniczych.

2.3. Ogniwa elektrolityczne

• Stosowane w przetwarzaniu chemicznym, uzdatnianiu wody i produkcji zielonego wodoru.

3. Zalety tytanowych płyt bipolarnych

4. Wyzwania

Chociaż tytanowe płyty bipolarne mają wiele zalet, niektóre wyzwania obejmują:

• Wysoki koszt materiału: Tytan i jego powłoki są drogie.

• Trudność przetwarzania: Tytan jest trudniejszy do formowania i obróbki niż stal.

• Konieczność optymalizacji przewodności powierzchniowej: Naturalna warstwa tlenku wymaga skutecznej obróbki powierzchni w celu utrzymania przewodności.