Высокопористый титановый волокнистый войлок для анодного диффузионного слоя PEM-электролизера

Введение в продукт

Характеристики

Особенности продукта

Изотропная трёхмерная волокнистая архитектура с плотным межфазным контактом
Неплоская, равномерно ориентированная волокнистая сеть войлока увеличивает количество точек контакта с поверхностями катализатора и биполярной пластины, снижая сопротивление стягивания и равномерно распределяя ток по активной области при высокой плотности тока.

Металлургически связанные соединения волокон для сжатия стека
Спекание превращает пересечения волокон в несущий каркас, а не в рыхлое переплетение, поэтому поровые каналы остаются открытыми, а волокна не мигрируют при сжатии стека электролизёра.

Раздельное регулирование пористости и размера поровых горловин для двухфазного транспорта
Пористость и размер горловин можно настраивать независимо, что позволяет балансировать капиллярную подачу воды и выход пузырьков кислорода без ущерба для электронных путей, что критично при работе нагрузки от прерывистых возобновляемых источников.

Благородное металлическое покрытие на уровне волокон для анодной коррозии и катализа
Слои Pt, Ru-Ir или Ir-Ta наносятся на отдельные волокна, увеличивая активную площадь поверхности и замедляя пассивацию титана при анодном потенциале, что обеспечивает длительный срок службы в кислых средах PEM.

Непрерывный титановый каркас при высокой доле пустот для низких омических потерь
Даже при пористости 70–80 % спечённая волокнистая сеть остаётся непрерывной металлической фазой, поэтому токосъём остаётся бесперебойным, а объём пустот обеспечивает транспорт воды и газа при высокой плотности тока.

Эластичная сжимаемость для интеграции МЭА и биполярной пластины
Войлок повторяет неровности поверхности и упруго восстанавливается при термических и компрессионных циклах, компенсируя допуски сборки стека и минимизируя контактное сопротивление без точной механической обработки смежных компонентов.

Области применения

1. Пористый транспортный слой анода PEM-электролизера: регулирование двухфазного потока
Геометрия поровых горловин войлока определяет капиллярное давление и центры зарождения пузырьков. В отличие от перфорированных пластин или тканой сетки, где газ накапливается в плоских пустотах, трёхмерная волокнистая сеть обеспечивает непрерывные пути для воды к каталитическим центрам, а пузырьки кислорода отрываются от поверхности волокон до объединения в более крупные пробки. Это минимизирует газовое экранирование и поддерживает доступ воды при высокой плотности тока.

2. Низкие омические потери на границах каталитического слоя и биполярной пластины
Точечные контакты волокнистой сети со смежными поверхностями создают множество параллельных путей проводимости. Контактное сопротивление распределяется, а не концентрируется, снижая локальный нагрев и скучивание тока. Это отличается от углеродной бумаги, контактное сопротивление которой растёт при сжатии и окислении, и от металлической пены, крупные поры которой дают меньше точек контакта.

3. Коррозионная стойкость при анодном потенциале и в кислой среде
Собственный оксидный слой титана ограничивает коррозию, но также повышает сопротивление. Благородные металлические покрытия (Pt, Ru-Ir, Ir-Ta), нанесённые на поверхность волокон, обеспечивают каталитическую активность и проводящие пути в обход оксидного барьера. Спечённая структура сопротивляется щелевой коррозии в местах соединения волокон, в отличие от тканой сетки, где промежутки могут задерживать коррозионные среды.

4. Механическая стабильность при сжатии стека и термоциклировании
Металлургические связи в местах пересечения волокон предотвращают миграцию волокон и разрушение пор. Войлок упруго сжимается, повторяя неровности поверхности и компенсируя допуски сборки. Это отличается от неспечённых волокнистых матов, которые необратимо уплотняются, и от жёстких спечённых порошковых пластин, которые не могут компенсировать несоответствия теплового расширения.

5. Пористый электрод проточного аккумулятора: поток электролита и токосъём
Войлок служит коррозионностойким каркасом, который поддерживает поток электролита и одновременно проводит ток. Его пористость и размер поровых горловин можно регулировать для баланса перепада давления и массопереноса. В отличие от углеродного войлока, который деградирует и теряет проводимость при циклировании, титановый войлок сохраняет структурную целостность и электрическую непрерывность в кислых ванадиевых или цинк-бромных электролитах.

6. Каталитический носитель электрохимического реактора: трёхмерное распределение потенциала
Волокнистая сеть равномерно распределяет потенциал по каталитическому покрытию, избегая локального перенапряжения, наблюдаемого на плоских пластинах. Высокая площадь поверхности на единицу объёма позволяет увеличить загрузку катализатора без увеличения толщины ячейки. Это поддерживает электросинтез, реакции окисления и восстановления, где критичны равномерное распределение тока и эффективный массоперенос.

Contact