Il feltro in fibra di titanio è un materiale simile al feltro realizzato con fibre di titanio puro o lega di titanio. Questo tipo di materiale in feltro viene generalmente prodotto mediante sinterizzazione, pressatura o altre tecniche di lavorazione utilizzando fibre di titanio. Il feltro in fibra di titanio presenta un'eccellente resistenza alle alte temperature e alla corrosione e trova ampie applicazioni in settori quali l'ingegneria termica, l'aerospaziale e l'ingegneria chimica. Possiede una buona conduttività termica ed elettrica, insieme a una certa resistenza meccanica e stabilità, che lo rendono adatto per applicazioni come isolamento, filtrazione e adsorbimento in ambienti ad alta temperatura.
strato di diffusione del gas dell'anodo in feltro di fibra di titanio
Il feltro in fibra di titanio sinterizzato funge da substrato per la deposizione del catalizzatore di platino. Il campione utilizzato è circolare, del diametro di 30 mm e dello spessore di 1 mm, con una porosità superiore al 70%. Le fasi specifiche del trattamento sono le seguenti:
Rimozione della pellicola di ossido
Il feltro di titanio è stato immerso in una soluzione di acido elettrolitico a base di acido nitrico e acido fluoridrico, con un valore di pH di 0,5 a temperatura ambiente. Successivamente, al feltro è stata applicata una tensione di 2,5V, provocando la dissoluzione anodica della superficie del titanio.
Pulizia del gas argon
Dopo il risciacquo con acqua deionizzata, la superficie del pezzo in titanio viene sottoposta a trattamento al plasma in argon per rimuovere eventuali contaminanti rimanenti sulla superficie del titanio.
Placcatura
Vengono eseguiti processi continui di pulizia fisica del plasma, seguiti da un ulteriore risciacquo con acqua deionizzata. Le fibre di titanio vengono immediatamente placcate con platino utilizzando un metodo elettrochimico in un ambiente di argon. I parametri sono impostati su un valore pH di 8 e una temperatura di 50 gradi. Il processo di galvanizzazione viene condotto per 10 minuti a una tensione catodica costante di -3,2 V rispetto all'elettrodo di riferimento. Durante questo processo di galvanica, l'elettrodo di titanio viene posizionato elettricamente tra due elettrodi di riferimento collegati. Il tempo di attivazione è impostato su 10 millisecondi e il tempo di disattivazione è impostato su 56,7 millisecondi, risultando in un ciclo di lavoro del 15% in ciascun ciclo. La seconda parte del processo di galvanica viene ripetuta per altri 10 minuti.
Assemblea MEA
L'elettrodo è stato impregnato con una soluzione di ionomero conduttivo protonico in 5% in peso di etanolo e quindi placcato con platino. La soluzione è stata colata sull'elettrodo mediante aerografia, mentre l'elettrodo a base di titanio è collegato a un portacampione riscaldato. La temperatura è impostata a 60 gradi per accelerare l'evaporazione dell'etanolo dalla superficie dell'elettrodo.
Assemblaggio in una configurazione a piastra bipolare, per un totale di 20 set.
rivestimento in platino su feltro di titanio
Le immagini microscopiche sottostanti mostrano fibre di titanio sinterizzato rivestite di platino. Le fibre situate sul lato esterno del feltro possono schermare l'intero rivestimento, effetto spiegato dalla distribuzione del campo elettrico all'interno della cella primaria (dove l'elettrodo di lavoro si trova tra due controelettrodi ed è parallelo ad essi). Il rivestimento è sufficiente a garantire l'adesione stabile a lungo termine delle nanoparticelle di platino. L'immagine seguente mostra foto microscopiche di particelle di platino depositate su fibre di titanio elettrolitico utilizzando un processo di placcatura a impulsi.
