Il feltro in fibra di titanio ad alta porosità gestisce il trasporto bidirezionale di acqua e ossigeno all'interno dello strato di diffusione anodica dell'elettrolizzatore PEM. La sua rete di fibre intrecciate tridimensionalmente stabilisce canali porosi continui tra lo strato catalitico e la piastra bipolare, consentendo all'acqua reagente di permeare uniformemente verso lo strato catalitico mentre l'ossigeno prodotto all'anodo viene espulso rapidamente. Rispetto alla tradizionale rete in titanio, la geometria a contatto puntuale del feltro in fibra di titanio aumenta l'area di contatto effettiva di quasi un ordine di grandezza, migliorando sostanzialmente il contatto interfacciale tra lo strato catalitico e lo strato di diffusione e aiutando il processo di elettrolisi a funzionare stabilmente a una tensione inferiore.

Nell'ambiente acido ad alto potenziale dell'anodo di un elettrolizzatore PEM, lo strato di diffusione affronta severe sfide di corrosione e passivazione. La struttura sinterizzata del feltro in fibra di titanio mostra una favorevole stabilità dimensionale e resistenza alla compressione durante un funzionamento prolungato, mantenendo l'integrità della struttura dei pori sotto la pressione di assemblaggio e le condizioni operative della cella, senza compattazione o collasso che altrimenti bloccherebbero i percorsi di trasporto di massa. Nel frattempo, la densa rete di fibre di titanio fornisce percorsi continui per la conduzione elettronica, distribuendo la corrente uniformemente attraverso lo strato catalitico e riducendo le perdite di efficienza dovute alla concentrazione localizzata di corrente. Durante l'evoluzione dell'ossigeno, i canali formati dagli interstizi delle fibre facilitano la nucleazione e il distacco delle bolle, abbassando la probabilità che le bolle coprano i siti cataliticamente attivi e sostenendo così un'elettrolisi efficiente.

Specifiche del prodotto

Materiale: Titanio Gr1

Dimensioni: 100×100 mm, personalizzabili

Spessore: 0,25 mm, 0,4 mm, 0,6 mm, 1,0 mm e altri

Porosità: 70%-80%

Rivestimento: Rivestimento Pt, rivestimento Ru-Ir, rivestimento Ir-Ta opzionali

Spessore del rivestimento: 0,5 μm, 1 μm opzionali

Tecnologia: Sinterizzazione

Caratteristiche del prodotto

High-porosity Titanium Fiber Felt Serves PEM Electrolyzer Anode Diffusion 2

Architettura isotropa in fibra 3D con denso contatto interfacciale
La rete di fibre non planare e direzionalmente uniforme del feltro moltiplica i punti di contatto contro le superfici del catalizzatore e della piastra bipolare, riducendo la resistenza di costrizione e distribuendo la corrente uniformemente su tutta l'area attiva sotto alta densità di corrente.

Giunzioni in fibra legate metallurgicamente per la compressione dello stack
La sinterizzazione fonde gli incroci delle fibre in uno scheletro portante anziché in un groviglio allentato, così i canali dei pori rimangono aperti e le fibre non migrano quando lo stack dell'elettrolizzatore applica compressione.

Porosità disaccoppiata e controllo della gola dei pori per il trasporto bifase
La porosità e la dimensione della gola possono essere regolate indipendentemente, consentendo di bilanciare l'alimentazione capillare dell'acqua e il rilascio delle bolle di ossigeno senza sacrificare i percorsi degli elettroni - fondamentale quando il carico segue l'energia rinnovabile intermittente.

High-porosity Titanium Fiber Felt Serves PEM Electrolyzer Anode Diffusion 1

Rivestimento in metallo nobile a livello di fibra per la corrosione anodica e la catalisi
Strati di Pt, Ru-Ir o Ir-Ta si depositano su singole fibre, estendendo l'area superficiale attiva e rallentando la passivazione del titanio sotto potenziale anodico, il che supporta una lunga durata in ambienti PEM acidi.

Scheletro continuo in titanio ad alta frazione di vuoto per basse perdite ohmiche
Anche al 70–80% di porosità, la rete di fibre sinterizzate rimane una fase metallica continua, quindi la raccolta di corrente rimane ininterrotta mentre il volume vuoto consente il trasporto di acqua e gas ad alta densità di corrente.

Compressibilità elastica per l'integrazione MEA e piastra bipolare
Il feltro si adatta alle irregolarità superficiali e recupera elasticamente durante i cicli termici e di compressione, accomodando le tolleranze di assemblaggio dello stack e minimizzando la resistenza di contatto senza una lavorazione precisa dei componenti adiacenti.

Applicazioni del prodotto

Strato di trasporto poroso anodico dell'elettrolizzatore PEM: regolazione del flusso bifase
La geometria della gola dei pori del feltro governa la pressione capillare e i siti di nucleazione delle bolle. A differenza delle piastre perforate o delle reti tessute, dove il gas si accumula in vuoti planari, la rete di fibre tridimensionale fornisce percorsi continui per l'acqua per raggiungere i siti catalitici mentre le bolle di ossigeno si distaccano dalle superfici delle fibre prima di coalescere in slug più grandi. Ciò minimizza l'ombreggiamento gassoso e sostiene l'accesso all'acqua sotto alta densità di corrente.

Basse perdite ohmiche alle interfacce tra strato catalitico e piastra bipolare
I contatti puntuali della rete di fibre con le superfici adiacenti creano molteplici percorsi di conduzione paralleli. La resistenza di contatto è distribuita anziché concentrata, riducendo il riscaldamento locale e l'affollamento di corrente. Ciò differisce dalla carta di carbonio, la cui resistenza di contatto aumenta con la compressione e l'ossidazione, e dalla schiuma metallica, i cui pori grandi forniscono meno punti di contatto.

Resistenza alla corrosione sotto potenziale anodico e ambiente acido
Lo strato di ossido nativo del titanio limita la corrosione ma aumenta anche la resistenza. I rivestimenti in metallo nobile (Pt, Ru-Ir, Ir-Ta) depositati sulle superfici delle fibre forniscono attività catalitica e percorsi conduttivi che bypassano la barriera dell'ossido. La struttura sinterizzata resiste alla corrosione interstiziale alle giunzioni delle fibre, a differenza della rete tessuta dove gli interstizi possono intrappolare specie corrosive.

Stabilità meccanica sotto compressione dello stack e cicli termici
I legami metallurgici agli incroci delle fibre prevengono la migrazione delle fibre e il collasso dei pori. Il feltro si comprime elasticamente per adattarsi alle irregolarità superficiali, accomodando le tolleranze di assemblaggio. Ciò contrasta con i materassini in fibra non sinterizzati che si compattano permanentemente e con le piastre rigide in polvere sinterizzata che non possono accomodare i disallineamenti di dilatazione termica.

Elettrodo poroso per batterie a flusso: flusso di elettrolita e raccolta di corrente
Il feltro fornisce un'impalcatura resistente alla corrosione che supporta il flusso di elettrolita mentre conduce corrente. La sua porosità e dimensione della gola dei pori possono essere regolate per bilanciare la caduta di pressione e il trasporto di massa. A differenza del feltro di carbonio, che si degrada e perde conduttività nel ciclaggio, il feltro di titanio mantiene l'integrità strutturale e la continuità elettrica in elettroliti acidi di vanadio o zinco-bromo.

Supporto per catalizzatore in reattori elettrochimici: distribuzione tridimensionale del potenziale
La rete di fibre distribuisce il potenziale uniformemente attraverso il rivestimento catalitico, evitando il sovrapotenziale localizzato visto sulle piastre piane. La sua elevata area superficiale per volume consente un maggiore carico di catalizzatore senza aumentare lo spessore della cella. Ciò supporta reazioni di elettrosintesi, ossidazione e riduzione dove la distribuzione uniforme della corrente e il trasporto di massa efficiente sono critici.