Feltro in fibra di titanio con spessore 0,6 mm per HT-PEMFC

Il feltro in fibra di titanio con spessore di 0,6 mm per HT-PEMFC elimina i problemi di corrosione del carbonio inerenti ai GDL convenzionali che operano a temperature elevate. Gli ambienti HT-PEMFC superiori a 160 gradi accelerano la degradazione ossidativa degli strati di diffusione a base di carbonio-, mentre il titanio rimane inerte durante l'intera finestra operativa. Questo feltro in fibra di titanio sinterizzato offre una porosità del 60-80% con canali dei pori tridimensionali completamente interconnessi, ottimizzando il trasporto dell'ossigeno e la rimozione del vapore acqueo al catodo. Lo spessore di 0,6 mm bilancia la stabilità meccanica con la permeabilità ai gas, riducendo al minimo la resistenza ohmica e mantenendo al tempo stesso un'integrità strutturale sufficiente sotto compressione dello stack. Le fibre di titanio di elevata-purezza (grado 1) vengono sottoposte a sinterizzazione sotto vuoto a temperature ultra-elevate, garantendo una distribuzione uniforme delle dimensioni dei pori e un forte legame tra-fibra-fibra. A differenza delle alternative alla carta carbone che soffrono di una deriva della resistenza di contatto nel tempo, il substrato di titanio fornisce una conduttività elettrica intrinsecamente stabile durante i cicli termici. Le applicazioni spaziano dai sistemi PEMFC ad alta-temperatura che richiedono mezzi di diffusione-resistenti alla corrosione, pile di celle a combustibile dirette a metanolo e componenti di celle a combustibile ad acido fosforico. La comprimibilità del feltro garantisce un contatto conforme sia con lo strato catalitico che con la piastra bipolare, riducendo le perdite interfacciali critiche per mantenere l'efficienza nel funzionamento dello stack di lunga durata.

Progettato per l'ottimizzazione del trasporto di massa, il feltro in fibra di titanio da 0,6 mm di spessore per HT-PEMFC raggiunge coefficienti di permeabilità paragonabili ai GDL di carbonio senza compromessi in termini di durabilità. La struttura in fibra metallica resiste ai prodotti acidi della degradazione della membrana che dissolvono gradualmente i leganti della fibra di carbonio nei substrati convenzionali. Una porosità compresa nell'intervallo del 70% supporta una rapida diffusione del gas mentre lo spessore di 0,6 mm fornisce una capacità di gestione dell'acqua sufficiente.-I feltri più spessi trattengono l'acqua prodotta in eccesso, quelli più sottili compromettono il supporto meccanico. Le opzioni di trattamento superficiale includono il rivestimento in platino per una migliore conduttività o il trattamento idrofobico in PTFE a basso carico (5% in peso) per migliorare la resistenza all'allagamento senza compromettere la porosità. La rete in fibra tridimensionale-offre un'elevata superficie specifica per l'interfacciamento dello strato catalitico, riducendo la resistenza di contatto a meno di 10 mΩ·cm² negli assemblaggi compressi. I produttori di pile di celle a combustibile ad alta-temperatura che cercano alternative ai GDL degradanti-a base di carbonio adottano questo feltro di titanio per la sua combinazione di inerzia chimica, prestazioni elettriche e durata meccanica nelle condizioni operative aggressive caratteristiche dei sistemi HT-PEMFC. Le dimensioni personalizzabili si adattano a varie geometrie di stack, con tolleranza dello spessore mantenuta a ±0,02 mm per un assemblaggio coerente dello stack tra i lotti di produzione.

Materiale: titanio GR1

Dimensioni: 100*100 mm

Spessore: 0,6 mm

Porosità: 70%

Tecnica: Sinterizzazione

Resistenza alla corrosione senza carbonio-

Il feltro in fibra di titanio da 0,6 mm elimina la degradazione ossidativa inerente ai GDL a base di carbonio-, che si convertono in CO₂ in condizioni operative HT-PEMFC acide (160–200 gradi). Questa struttura in titanio sinterizzato rimane chimicamente inerte, garantendo stabilità a lungo-termine in ambienti elettrochimici aggressivi.

 

 

Permeabilità ai gas ottimizzata

 

L'elevata porosità (60–80%) con una rete di fibre tridimensionali completamente interconnesse consente un rapido trasporto dell'ossigeno e una distribuzione uniforme dei reagenti attraverso lo strato catalitico, riducendo le perdite di polarizzazione della concentrazione a densità di corrente elevate.

Conduttività elettrica stabile

A differenza dei GDL di carta carbone che soffrono di deriva della resistenza di contatto durante i cicli termici, il substrato di titanio offre una resistenza ohmica intrinsecamente stabile su tutti gli spessori, con la resistenza di contatto interfacciale mantenuta al di sotto delle soglie critiche per un'efficienza dello stack sostenuta.

 

 

Gestione termica superiore

L'eccellente conduttività termica del titanio, combinata con il profilo sottile di 0,6 mm, facilita la rapida dissipazione del calore dal gruppo membrana-elettrodo, prevenendo punti caldi localizzati e mantenendo temperature operative ottimali per le membrane PBI drogate con acido fosforico-.

Stabilità dimensionale-alle alte temperature

La struttura in fibra sinterizzata resiste al funzionamento continuo a temperature fino a 480 gradi senza deformazione o scorrimento, garantendo caratteristiche di diffusione del gas costanti e supporto meccanico per tutta la vita utile della cella a combustibile.

 

 

Maggiore resistenza alle inondazioni

 

Lo spessore di 0,6 mm raggiunge un equilibrio ottimale per la gestione dell'acqua: abbastanza spesso da fornire supporto meccanico, abbastanza sottile da prevenire la ritenzione idrica del prodotto. Se combinato con un basso carico di PTFE (5% in peso), questo feltro supera i substrati non trattati e tutti i GDL di carbonio nel prevenire l'allagamento del catodo.

Trattamenti superficiali personalizzabili

Il substrato in feltro di titanio accetta facilmente il rivestimento in platino (feltro di titanio platinato) per una migliore conduttività e prevenzione dell'ossidazione, o il trattamento idrofobo PTFE per una migliore reiezione dell'acqua senza una notevole riduzione della porosità. Entrambe le opzioni prolungano la durata operativa in ambienti con ossigeno ad alta-pressione (1-3 bar).

Strato di diffusione del gas laterale (GDL) del catodo-in pile di membrane PBI drogate con acido fosforico- – Il feltro da 0,6 mm sostituisce i tradizionali GDL di carta carbone sul catodo per fornire ossigeno dai canali del campo di flusso allo strato catalitico rimuovendo al contempo il vapore acqueo prodotto e il calore disperso in condizioni operative di 160–200 gradi.

Mezzo di diffusione dell'idrogeno sul lato dell'anodo-in metanolo diretto HT-PEMFC – Utilizzato sull'anodo per distribuire uniformemente l'idrogeno riformato o il metanolo attraverso la membrana rivestita del catalizzatore-, prevenendo la carenza di carburante localizzata e la corrosione del carbonio nei sistemi di celle a combustibile a metanolo diretto ad alta-temperatura.

Strato di contatto interfacciale tra la membrana rivestita del catalizzatore- e la piastra bipolare metallica – Inserito come strato di trasporto poroso comprimibile per adattarsi alle variazioni di pressione di bloccaggio dello stack, garantendo un contatto elettrico conforme senza perforare la membrana nei gruppi PEMFC-HT-ad alta compressione.

Substrato per la deposizione di strati catalitici sottili nella fabbricazione di gruppi elettrodici (MEA) a membrana- – Utilizzato come supporto diretto per l'applicazione di inchiostri catalizzatori anodici o catodici tramite spruzzatura o racla, quindi sinterizzato-legato alla membrana per formare una struttura elettrodica integrata per celle singole HT-PEMFC o short stack.

Mezzo di gestione del vapore acqueo nel funzionamento HT-PEMFC senza uscita: posizionato sul catodo per facilitare la rimozione passiva dell'acqua prodotta attraverso la sua rete di pori interconnessi, riducendo il rischio di allagamento nelle configurazioni di celle a combustibile con anodo senza uscita o catodo chiuso-dove l'umidificazione attiva è ridotta al minimo.

Strato di distribuzione termica adiacente ai canali di raffreddamento della piastra terminale – Posizionato tra la piastra bipolare finale e il MEA più esterno per omogeneizzare i gradienti di temperatura tra celle con area attiva di grandi dimensioni (maggiore o uguale a 100 cm²), prevenendo punti caldi vicino alla regione di ingresso durante il funzionamento PEMFC ad alta-corrente-densità HT-PEMFC.

Sostituzione della rete in titanio nelle interfacce di piastre bipolari- soggette a corrosione – Applicato come strato di diffusione conformabile negli stack HT-PEMFC utilizzando piastre bipolari in composito di grafite o in acciaio inossidabile rivestito, proteggendo la superficie della piastra dagli attacchi acidi mantenendo al tempo stesso una bassa resistenza di contatto interfacciale durante cicli termici estesi.

Inserto del campo di flusso del gas per progetti di canali a serpentina o interdigitati – Inserito direttamente nei canali del campo di flusso lavorati per fungere da distributore di flusso secondario, suddividendo i flussi di gas sfusi in percorsi di flusso su scala micro-e migliorando l'utilizzo dei reagenti all'interfaccia dello strato catalitico senza modificare il design della piastra bipolare esistente.

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