Piastre bipolari in titanio per elettrolizzatori PEM

Nome del prodotto:Piastra bipolare

Applicazione:Produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua, batterie a nuova energia, celle a combustibile che generano idrogeno
Materiale:Titanio, acciaio inossidabile, rame, nichel
Purezza del titanio:99,7%
Grado:GR1 / GR2
Specifiche:Personalizzato in base ai disegni
Metodo di lavorazione:CNC / Incisione chimica

1. Processo di produzione delle piastre bipolari in titanio

Le piastre bipolari in titanio sono componenti essenziali in celle a combustibile PEM e elettrolizzatori ad acqua PEM. Sono responsabili della distribuzione di gas/liquidi, della conduzione di elettricità e del supporto dell'assemblaggio membrana-elettrodo. Il processo di produzione prevede diversi passaggi chiave:

1.1. Selezione della materia prima

• Materiale: Titanio commercialmente puro (ad esempio, Grado 1 o Grado 2) o leghe di titanio.

• Spessore: In genere varia da 0,1 mm a 1 mm a seconda dell'applicazione.

1.2. Pretrattamento della superficie

• Decapaggio: Rimuove gli strati di ossido superficiali e i contaminanti.

• Sabbiatura o lucidatura meccanica: Migliora la rugosità superficiale per una migliore adesione del rivestimento.

1.3. Formazione del campo di flusso

I canali di flusso sono progettati per gestire il flusso di gas o liquidi. I metodi di formatura comuni includono:

(a) Stampaggio

• Formatura ad alta velocità utilizzando stampi di precisione.

• Adatto per la produzione di massa.

• Richiede stampi durevoli e costosi.

(b) Formatura a rulli

• Tecnica di produzione continua.

• Utilizzata per modelli di canali più semplici o diritti.

(c) Incisione chimica

• Modellatura precisa tramite fotolitografia e incisione acida.

• Ideale per strutture complesse o fini.

• Costo più elevato e coinvolge la gestione dei rifiuti chimici.

(d) Lavorazione laser o EDM

• Tecniche di alta precisione adatte per R&S o piccoli lotti.

• Consente strutture di campo di flusso molto fini e personalizzate.

1.4. Saldatura (per l'assemblaggio)

Due fogli di titanio modellati possono essere uniti per creare una piastra bipolare sigillata:

• Saldatura laser o incollaggio per diffusione: Garantisce elevate prestazioni di tenuta e integrità strutturale.

1.5. Trattamento di rivestimento superficiale

Il titanio tende a formare uno strato di ossido non conduttivo (TiO₂), che influisce sulle prestazioni elettriche. I rivestimenti superficiali vengono applicati per migliorare la conduttività e la resistenza alla corrosione.

Tipi di rivestimento tipici:

• Rivestimenti a base di carbonio: Grafene, nanotubi di carbonio.

• Metalli nobili: Platino o oro (eccellente conduttività e resistenza alla corrosione, ma costosi).

• Ceramiche conduttive: Nitruro di titanio (TiN), nitruro di niobio (NbN).

1.6. Test di qualità

• Test di tenuta ai gas: Per garantire la tenuta.

• Test di conduttività elettrica

• Test di resistenza alla corrosione

• Ispezione dell'accuratezza dimensionale

2. Applicazioni delle piastre bipolari in titanio

Le piastre bipolari in titanio sono utilizzate in vari sistemi elettrochimici, tra cui:

2.1. Elettrolizzatori ad acqua a membrana a scambio protonico (PEMWE)

• Ambiente acido aggressivo e condizioni di alta tensione.

• Il titanio offre un'eccellente resistenza alla corrosione e durata.

2.2. Celle a combustibile PEM (PEMFC)

• Le proprietà leggere e resistenti alla corrosione sono ideali per applicazioni portatili, automobilistiche e aerospaziali.

2.3. Celle elettrolitiche

• Utilizzate nella lavorazione chimica, nel trattamento delle acque e nella produzione di idrogeno verde.

3. Vantaggi delle piastre bipolari in titanio

4. Sfide

Sebbene le piastre bipolari in titanio presentino molti vantaggi, alcune sfide includono:

• Elevato costo dei materiali: Il titanio e i suoi rivestimenti sono costosi.

• Difficoltà di lavorazione: Il titanio è più difficile da formare e lavorare rispetto all'acciaio.

• La conduttività superficiale necessita di ottimizzazione: Lo strato di ossido naturale richiede un efficace trattamento superficiale per mantenere la conduttività.