Die Verwendung platinbeschichteter poröser Titanplatten oder Titanfilze als Gasdiffusionsschichten (GDLs) wird hauptsächlich durch die anspruchsvollen Bedingungen in elektrochemischen Systemen wie PEM-Brennstoffzellen, PEM-Wasserelektrolyseuren und anderen elektrochemischen Wasserstoff/Sauerstoff-Geräten bestimmt.
Die Hauptvorteile der Verwendung von platinbeschichteten porösen Titanplatten oder Titanfilz für Gasdiffusionsschichten sind folgende:
1. Überlegene Korrosionsbeständigkeit
- Titan ist in sauren und oxidierenden Umgebungen äußerst korrosionsbeständig, im Gegensatz zu herkömmlichen Kohlenstoff-GDLs, die sich unter hoher Spannung zersetzen oder oxidieren.
- Dadurch eignet es sich für den Langzeitbetrieb unter rauen Bedingungen, insbesondere auf der Anodenseite von PEM-Elektrolyseuren.
2. Stabile poröse Struktur
- Poröse Titanplatten oder -filze sorgen für ein mechanisch starkes, miteinander verbundenes Porennetzwerk.
- Diese Struktur ermöglicht eine gleichmäßige Gasdiffusion, eine effiziente Entfernung von flüssigem Wasser/Gasblasen und behält die Integrität auch bei hohen Druckunterschieden bei.
3. Rolle der Platinbeschichtung
- Verbesserung der Leitfähigkeit: Blankes Titan bildet eine passive Oxidschicht (TiO₂), die den Grenzflächenwiderstand erhöht. Eine dünne Platinbeschichtung minimiert den Kontaktwiderstand.
- Katalytische Aktivität: Platin fungiert als Elektrokatalysator und fördert die Wasserstoffentwicklung (HER), die Sauerstoffentwicklung (OER) und die Sauerstoffreduktion (ORR).
- Haltbarkeit: Die Platinschicht schützt das Titansubstrat und sorgt für eine stabile elektrochemische Leistung über die Zeit.
4. Verarbeitbarkeit und Integration
- Poröse Titanmaterialien können geschnitten, geschweißt oder zu größeren Einheiten zusammengesetzt werden, wodurch sie für verschiedene Stapeldesigns flexibel sind.
- Ihre Robustheit ermöglicht eine zuverlässige Integration sowohl in Brennstoffzellen-Stacks als auch in Elektrolyseur-Stacks.
