Piastra Composita in Maglia-Feltro Di Titanio TOPTITECH Per Celle A Combustibile

La Piastra Composita in Maglia-Feltro di Titanio TOPTITECH per Celle a Combustibile integra un substrato in maglia espansa di titanio con uno strato di feltro in fibre di titanio sinterizzato mediante un processo di sinterizzazione, formando un elettrodo poroso di trasporto (PTE) monolitico per celle a combustibile PEM ed elettrolizzatori. Il feltro in fibre di titanio (Grado 1, diametro delle fibre 10-20μm) raggiunge una porosità del 50-80% con una struttura reticolare tridimensionale, mentre la maglia espansa in titanio fornisce percorsi conduttivi continui e supporto strutturale. Questa composizione elimina la resistenza di contatto interfacciale comune negli assemblaggi stratificati, con una resistenza specifica inferiore a 5 mΩ·cm². L'architettura a doppio strato consente una distribuzione graduata dei pori: lo strato di feltro (spessore 0,1-1,0mm) ottimizza il trasferimento di massa gas-liquido all'interfaccia dello strato catalitico, mentre la base a maglia (spessore 0,1-1,0mm, aperture a forma di diamante) garantisce una distribuzione uniforme dei reagenti e un rapido drenaggio dell'acqua.

La Piastra Composita in Maglia-Feltro di Titanio TOPTITECH per Celle a Combustibile funge da strato di diffusione del gas (GDL) e collettore di corrente nelle celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC), sostituendo i GDL convenzionali in carbonio per eliminare il decadimento delle prestazioni indotto dalla corrosione. Il substrato in titanio presenta un'eccezionale resistenza alla corrosione (strato di ossido passivo stabile a pH 1-9, 60-80°C) e un'elevata resistenza specifica (modulo specifico 25 MN·m/kg). Il trattamento idrofobico con rivestimento in PTFE al 3-5% in peso crea canali a doppia bagnabilità: i percorsi idrofili consentono la rimozione dell'acqua per capillarità dallo strato catalitico, mentre i pori idrofobi mantengono una diffusione ininterrotta di ossigeno/idrogeno, prevenendo l'allagamento anche ad alte densità di corrente (>1,0 A/cm²). Il composito fibra-maglia sinterizzato supporta anche l'applicazione diretta di rivestimenti MMO (iridio/platino mediante galvanostegia o PVD) per il funzionamento della cella a combustibile rigenerativa unificata (URFC).

Materiale: Maglia espansa in titanio GR1 + feltro in fibre di titanio Gr1
Diametro: 95mm
Spessore: 1,5mm, 2,0mm (altri spessori su richiesta)
Tecnica: Sinterizzazione

Caratteristiche

 

Architettura a Porosità Graduata – La Piastra Composita in Maglia-Feltro di Titanio per Celle a Combustibile fornisce una struttura porosa a doppio strato: strato di feltro (0,1–1,0 mm) per il trasferimento di massa all'interfaccia del catalizzatore; base in maglia espansa (0,1–1,0 mm, aperture a diamante) per la distribuzione dei reagenti, eliminando componenti separati GDL e campo di flusso.

Resistenza di Contatto Interfacciale Ultra-Bassa – La saldatura per diffusione sotto vuoto raggiunge un'integrazione monolitica senza adesivi o giunti di compressione, offrendo una resistenza specifica <5 mΩ·cm², superando i GDL in carta di carbonio o gli assemblaggi meccanici in feltro/maglia di Ti.

Elevata Resistenza Specifica e Design Leggero – Il modulo specifico del titanio (25 MN·m/kg) combinato con la geometria a maglia espansa produce una densità areale <500 g/m², abilitando stack di celle a combustibile leggeri per applicazioni aerospaziali e di alimentazione portatile.

Trattamento Superficiale a Doppia Bagnabilità – Il rivestimento idrofobico in PTFE (3–5% in peso) crea canali indipendenti idrofili (drenaggio acqua) e idrofobi (diffusione gas) sulla stessa piastra, mitigando l'allagamento a densità di corrente >1,0 A/cm².

Compatibilità con Rivestimenti MMO – L'applicazione diretta di strati catalitici di iridio o platino mediante galvanostegia o PVD sul lato del feltro trasforma la piastra in un elettrodo per cella a combustibile rigenerativa unificata (URFC), supportando sia la modalità di elettrolisi che quella di cella a combustibile.

Stabilità Termica e Meccanica – Il composito fibra-maglia sinterizzato resiste a 300 °C in funzionamento continuo senza delaminazione o scorrimento, mantenendo porosità e permeabilità sotto carichi compressivi fino a 2 MPa.

Applicazioni

Celle a Combustibile a Membrana a Scambio Protonico (PEMFC) – La Piastra Composita in Maglia-Feltro di Titanio per Celle a Combustibile funge da strato di diffusione del gas (GDL) e collettore di corrente negli stack di celle a combustibile automobilistici (piattaforme Toyota Mirai, Hyundai Nexo), sostituendo i GDL in carbonio per eliminare la perdita di prestazioni indotta da corrosione sotto cicli start-stop e condizioni acide umidificate (pH 3–5, 80 °C).

Elettrolizzatori PEM per la Produzione di Idrogeno Verde – Funge da strato poroso di trasporto dell'anodo (PTL) in sistemi di elettrolisi dell'acqua ad alta pressione (30–80 bar), consentendo il rilascio del gas dalla reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER) mantenendo il contatto elettrico con la membrana rivestita di catalizzatore (CCM). Il substrato in titanio resiste a potenziali anodici fino a 2,0 V vs. RHE senza passivazione.

Celle a Combustibile Rigenerative Unificate (URFC) – Applicata in sistemi di alimentazione spaziale (NASA, ESA) e accumulo di energia off-grid, dove la stessa piastra opera alternativamente come catodo della cella a combustibile (riduzione dell'ossigeno) e anodo dell'elettrolizzatore (evoluzione dell'ossigeno). Le versioni con rivestimento MMO (IrO₂/RuO₂/Pt) supportano l'operazione bidirezionale con un'efficienza di round-trip >50%.

Celle a Combustibile a Metanolo Diretto (DMFC) – Utilizzata in elettronica portatile e caricabatterie militari (1–100 W), fornendo resistenza alla corrosione da crossover di metanolo e sottoprodotti di acido formico. Lo strato di feltro trattato con PTFE idrofobico previene l'allagamento da metanolo al catodo.

Celle a Combustibile PEM ad Alta Temperatura (HT-PEMFC) – Integrata con membrane a base di PBI (120–180 °C), la piastra in maglia-feltro di titanio mantiene l'integrità meccanica e la resistenza alla corrosione in condizioni anidre o a bassa umidità, eliminando i problemi di gestione dell'acqua.

Elettrolizzatori Alcalini (AWE) – Applicata come elettrodo poroso di trasporto (PTE) sul lato rinforzato con maglia di nichel, riducendo le perdite ohmiche in soluzione concentrata di KOH (25–30% in peso, 70–90 °C). La composizione in titanio offre un minor rischio di fragilizzazione da idrogeno rispetto al nichel puro sotto operazione dinamica.

 

 

 

 

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