Feltro Di Nichel Ad Alte Prestazioni Da 0,38 mm Per GDL in Elettrolisi
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Feltro Di Nichel Ad Alte Prestazioni Da 0,38 mm Per GDL in Elettrolisi

Feltro Di Nichel Ad Alte Prestazioni Da 0,38 mm Per GDL in Elettrolisi

Struttura porosa tridimensionale interconnessa

Porosità e permeabilità regolabili

Elevata conducibilità elettronica

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introduzione al prodotto

Questo feltro di nichel da 0,38 mm è prodotto a partire da fibre di nichel ad alta purezza (≥99,5% Ni) mediante un processo di stratificazione non tessuto, seguito da sinterizzazione sotto vuoto ad alta temperatura. Il risultato è una struttura porosa tridimensionale e interconnessa con proprietà isotrope nel piano. A questo spessore, le giunzioni delle fibre sinterizzate formano un'impalcatura rigida ma leggermente flessibile, che conferisce al feltro una buona resistenza a trazione e stabilità dimensionale sotto carico meccanico.

Quando viene impiegato come strato di diffusione del gas (GDL) in celle elettrochimiche, il materiale svolge molteplici funzioni. La sua porosità aperta e la distribuzione uniforme della dimensione dei pori facilitano il rapido scambio gas-liquido e riducono la polarizzazione per concentrazione vicino alla superficie dell'elettrodo. La rete continua di fibre di nichel offre una bassa resistenza elettrica, mentre la chimica superficiale naturale del nichel garantisce prestazioni di corrosione stabili in ambienti elettrolitici alcalini e neutri. Il feltro tollera inoltre temperature operative elevate e presenta un coefficiente di dilatazione termica compatibile con i substrati elettrodici comuni.

Parametri chiave - tra cui spessore, densità superficiale e porosità - possono essere personalizzati per adattarsi a diversi progetti di cella senza compromettere l'integrità strutturale del materiale. Condizioni di lavorazione costanti garantiscono la riproducibilità lotto dopo lotto, rendendo questo GDL adatto per un servizio a lungo termine in sistemi di elettrolisi dell'acqua e in altri dispositivi elettrochimici che richiedono un'efficiente distribuzione dei fluidi e un supporto meccanico affidabile.

 

Specifiche del prodotto

Materiale: Ni 200

Dimensioni: 100 x 100 x 0,38 mm

Porosità: 60%-70%

Tecnologia: Sinterizzazione

 

Caratteristiche del prodotto
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Struttura porosa tridimensionale interconnessa
Il feltro è composto da fibre di nichel che formano una rete aperta e continua, priva di pori chiusi. Questa architettura offre percorsi a bassa tortuosità sia per la fase gassosa che per quella liquida, facilitando l'apporto rapido di reagenti alla superficie dell'elettrodo e la rapida rimozione dei prodotti dalla zona di reazione.

Porosità e permeabilità regolabili
La porosità e la permeabilità ai gas possono essere variate in un ampio intervallo per soddisfare i diversi requisiti di trasferimento di massa e caduta di pressione dei sistemi elettrochimici. Una porosità maggiore migliora gli scambi di specie, mentre la struttura scheletrica offre comunque un supporto meccanico adeguato per l'elettrodo.

Elevata conducibilità elettronica
La rete di fibre di nichel interlacciate crea un percorso a bassa resistenza per il trasporto degli elettroni. Anche sotto carichi di compressione, i contatti tra le fibre rimangono affidabili, contribuendo a ridurre la polarizzazione ohmica nelle celle o negli elettrolizzatori e migliorando l'efficienza energetica complessiva.

 

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Stabilità alla corrosione in ambienti alcalini e neutri
Sulla superficie del nichel si forma un film passivo stabile in ambienti acquosi alcalini e neutri, garantendo una buona resistenza all'attacco chimico. Questa proprietà aiuta a mantenere l'integrità strutturale e l'attività elettrochimica per periodi operativi prolungati.

Stabilità termica a temperature elevate
Anche durante esposizioni prolungate a temperature operative elevate, il feltro mantiene la resistenza meccanica originaria e l'architettura porosa. Il suo coefficiente di dilatazione termica è prossimo a quello dei componenti metallici standard delle celle, pertanto le fluttuazioni di temperatura non generano sollecitazioni interfacciali significative né causano delaminazione.

Resistenza meccanica, stabilità dimensionale e personalizzazione dello spessore
Le giunzioni sinterizzate delle fibre conferiscono al feltro una adeguata resistenza a trazione e una buona resistenza al creep in compressione. Sotto le pressioni di assemblaggio dello stack, il materiale mantiene il proprio spessore e garantisce un contatto uniforme all'interfaccia GDL-elettrodo. Inoltre, lo spessore e la densità superficiale possono essere regolati entro un intervallo pratico per adattarsi a diversi traferri e tolleranze di compressione, offrendo flessibilità progettuale per l'ottimizzazione dello stack.

Applicazioni del prodotto
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Applicazioni del prodotto

Elettrolisi AEM – Strato di diffusione del gas anodico
Negli elettrolizzatori a membrana a scambio anionico, il feltro funge da strato di diffusione del gas sul lato anodo, conducendo corrente, fornendo acqua reagente e smaltendo l'ossigeno sviluppato. La rete porosa aperta e interconnessa offre percorsi a bassa tortuosità sia per il gas che per il liquido, contribuendo a ridurre le sovratensioni di trasferimento di massa anodiche. Il nichel puro resiste all'ambiente fortemente alcalino e ad alto potenziale tipico del funzionamento AEM, garantendo stabilità a lungo termine senza corrosione significativa.

GDL anodico per elettrolisi PEM – Lato di evoluzione dell'ossigeno
Per gli elettrolizzatori PEM, questo feltro è anch'esso posizionato sul lato anodo. I strati di diffusione a base di carbonio non sono adatti in questo caso perché la reazione di evoluzione dell'ossigeno ossida il carbonio a CO₂ o carbonato. Il feltro di nichel, essendo una struttura porosa metallica, supera questo problema. La sua rete continua di fibre di nichel fornisce un percorso elettronico a bassa resistenza, riducendo la polarizzazione ohmica anche nelle condizioni fortemente ossidanti e acide presenti all'anodo PEM.

Elettrolisi alcalina dell'acqua (ALK) – Substrato per elettrodo e strato di diffusione
Negli elettrolizzatori alcalini convenzionali, il materiale può funzionare sia come strato di diffusione del gas sia direttamente come substrato per l'elettrodo. La sua architettura porosa tridimensionale offre un'ampia area superficiale accessibile, che favorisce sia la reazione di evoluzione dell'idrogeno che quella dell'ossigeno. La rete di fibre sinterizzate resiste efficacemente al creep in compressione: quando serrato in uno stack, il feltro mantiene lo spessore originale e conserva un buon contatto interfacciale con i componenti circostanti.

Celle a combustibile PEM – Strato di diffusione del gas
Nelle celle a combustibile a membrana a scambio protonico, questo feltro funge da strato di diffusione del gas. L'elevata porosità e l'uniforme distribuzione delle dimensioni dei pori aiutano a disperdere i gas reagenti in modo omogeneo sullo strato catalitico, mentre allontanano efficacemente l'acqua prodotta - aspetto essenziale per prestazioni stabili della cella e una lunga durata operativa.

Batterie a flusso – Elettrodo poroso o materiale per il campo di flusso
Nei sistemi di batterie a flusso redox, il feltro di fibre di nichel può essere impiegato come elettrodo poroso o come parte della struttura del campo di flusso. La rete aperta e interconnessa offre un'ampia area interfacciale per le reazioni elettrolitiche, e i canali a bassa resistenza consentono all'elettrolita di circolare liberamente con una caduta di pressione minima, migliorando sia l'utilizzo che l'efficienza di andata e ritorno.

Dispositivi elettrochimici ad alta temperatura – Componenti porosi
Il feltro resiste a temperature operative elevate, rendendolo adatto per componenti porosi in celle a combustibile a ossido solido (SOFC) e in sistemi similari ad alta temperatura. La dilatazione termica del materiale è compresa nello stesso intervallo di quella dei tipici interconnettori e supporti metallici, pertanto i cicli termici non provocano cricche interfacciali o separazione degli strati.

 

 

 

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