Anpassung GR1/GR2 Bipolarplatten aus Titan für PEM-Elektrolyseure

Anpassung GR1/GR2 Bipolarplatten aus Titan für PEM-Elektrolyseure

Produktbezeichnung:Bipolare Platte
Anwendung:Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse, neue Energiebatterien, Wasserstoff erzeugende Brennstoffzellen
Material:Titanium, Edelstahl, Kupfer, Nickel
Reinigung von Titan:990,7%
Grade:GR1 / GR2
Spezifikation:Gemäß Zeichnungen angepasst
Verarbeitungsmethode:CNC / Radieren

1. Herstellungsprozess von Titan-Bipolarplatten

Titanium-Bipolarplatten sind wesentliche KomponentenPEM-BrennstoffzellenundPEM-WasserelektrolyseureSie sind für die Verteilung von Gasen/Flüssigkeiten, die Leitung von Elektrizität und die Unterstützung der Membran-Elektrodenanlage verantwortlich.

1.1Auswahl der Rohstoffe

• Material: Handelsreines Titan (z. B. Klasse 1 oder Klasse 2) oder Titanlegierungen.

• Stärke: Normalerweise beträgt der Abstand von 0,1 mm bis 1 mm je nach Anwendung.

1.2. Oberflächenvorbehandlung

• Beim Einlegen: Entfernt Oberflächen-Oxid-Schichten und Verunreinigungen.

• Sandblasen oder mechanisches Polieren: Verbessert die Oberflächenrauheit für eine bessere Beschichtungsabhängigkeit.

1.3. Strömungsfeldbildung

Durchflusskanäle sind so konzipiert, dass sie den Fluss von Gasen oder Flüssigkeiten steuern.

a) Stempeln

• Hochgeschwindigkeitsformung mit Präzisionsformformen.

• Für die Massenproduktion geeignet.

• Es erfordert langlebige und teure Formen.

(b) Rollenformen

• Technik der kontinuierlichen Produktion.

• Für einfachere oder gerade Kanalmuster verwendet.

c) Chemische Radierung

• Präzise Muster durch Photolithographie und Säureätschen.

• Am besten für komplexe oder feine Strukturen.

• Höhere Kosten und die Behandlung chemischer Abfälle.

d) Laser- oder EDM-Bearbeitung

• Techniken mit hoher Präzision, geeignet für FuE oder kleine Chargen.

• Ermöglicht sehr feine und benutzerdefinierte Strömungsfeldstrukturen.

1.4. Schweißen (zur Montage)

Zwei geformte Titanscheiben können zusammengefügt werden, um eine versiegelte bipolare Platte zu erzeugen:

• Laserschweißen oder Diffusionsverbindung: Gewährleistet eine hohe Dichtungsleistung und strukturelle Integrität.

1.5. Oberflächenbeschichtung

Titanium neigt dazu, eine nicht leitfähige Oxidschicht (TiO2) zu bilden, die die elektrische Leistung beeinträchtigt.

Typische Beschichtungsarten:

• Beschichtungen auf Kohlenstoffbasis: Graphen, Kohlenstoffnanoröhren.

• Edelmetalle: Platin oder Gold (ausgezeichnete Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, aber teuer).

• Leitende Keramik: Titannitrid (TiN), Niobnitrid (NbN).

1.6. Qualitätsprüfung

• Prüfung der Gasdichte: Zur Sicherstellung der Versiegelung.

• Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit

• Korrosionsbeständigkeit

• Dimensionelle Genauigkeitskontrollen

2. Anwendungen von Titan-Bipolarplatten

Titandipolarplatten werden in verschiedenen elektrochemischen Systemen verwendet, darunter:

2.1Protonenaustausch-Membranwasser-Elektrolyseure (PEMWE)

• Harte saure Umgebung und hohe Spannungsbedingungen.

• Titan bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit.

2.2. PEM-Brennstoffzellen (PEMFC)

• Leichtgewicht und korrosionsbeständige Eigenschaften eignen sich ideal für tragbare, automobile und Raumfahrtanwendungen.

2.3. Elektrolytische Zellen

• Wird in der chemischen Verarbeitung, in der Wasserbehandlung und in der Erzeugung von grünem Wasserstoff verwendet.

3Vorteile von Titan-Bipolarplatten

4. Herausforderungen

Titanium-Bipolarplatten bieten zwar viele Vorteile, aber einige Herausforderungen sind:

• Hohe Materialkosten: Titan und seine Beschichtungen sind teuer.

• Schwierigkeiten bei der VerarbeitungTitanium ist schwieriger zu formen und zu bearbeiten als Stahl.

• Die Oberflächenleitfähigkeit muss optimiert werden: Natürliche Oxidschicht erfordert eine wirksame Oberflächenbehandlung, um die Leitfähigkeit zu erhalten.