Der 0,6 mm platinierte Titanfilz wird aus hochreinen Titanfasern durch ein dreidimensionales Sinterverfahren hergestellt und bietet eine gleichmäßige offene Porosität sowie stabile mechanische Festigkeit. Mittels elektrochemischer Abscheidung wird eine dichte und gleichmäßige Platinbeschichtung auf die Oberfläche aufgebracht. Diese Bewahrt die ursprünglich geringe Dichte, die hohe Porosität und die ausgezeichnete Gas-/Flüssigkeitspermeabilität des Titanfilzes, verleiht ihm gleichzeitig einen extrem niedrigen Kontaktwiderstand und eine herausragende Beständigkeit gegen elektrochemische Korrosion. Die Dicke von 0,6 mm gleicht eine moderate Druckelastizität mit struktureller Steifigkeit aus und erleichtert so die Montage und Weiterverarbeitung.

In sauren oder hochohmigen flüssigen Umgebungen verhindert die Platinschicht wirksam die Bildung einer passiven Oxidschicht auf dem Titansubstrat und erhält so über die Zeit eine gleichbleibend leitfähige Grenzfläche. Darüber hinaus bietet die Platinbeschichtung eine robuste katalytische Aktivität und chemische Inertheit, die erhöhten Temperaturen und aggressiven Medien ohne mikroskopische Strukturveränderungen standhält. Die dreidimensionale poröse Architektur ermöglicht einen schnellen Transport von Reaktanten und Produkten und dient gleichzeitig als Katalysatorträger für einen effizienten gekoppelten Elektronen- und Stofftransport. Infolgedessen erzielt das Material während der Elektrodenprozesse eine niedrige ohmsche Polarisation und eine niedrige Konzentrationspolarisation.

Especificaciones

Material: Titan GR1

Abmessungen: 100 × 100 × 0,6 mm

Porosität: 70 %

Beschichtungsmaterial: Platin

Beschichtungsdicke: 1 Mikrometer

Produkteigenschaften

Hohe Stromdichtebelastbarkeit – Selbst wenn die Stromdichte 1,5 A/cm² übersteigt, weist der Filz keinen signifikanten Anstieg des ohmschen Überspotentials auf und bleibt so auch bei hochratigen Reaktionsflüssen stabil. Diese Eigenschaft macht ihn für industrielle Anwendungen geeignet, bei denen die Minimierung von Energieverlusten entscheidend ist.

Langzeitstrukturelle Integrität im Betrieb – Beschleunigte Alterungstests bestätigen, dass das dreidimensionale Fasernetzwerk nach Tausenden von Betriebsstunden weder kollabiert noch bricht; die Dimensionsstabilität ist ausgezeichnet. Die gesinterten Faserübergänge bleiben unter zyklischen mechanischen und thermischen Belastungen intakt.

Gleichmäßige Fluidverteilung – Durch die zufällig angeordneten Poren aus der Faserverflechtung verteilt der Filz den Gas-Flüssigkeits-Strom bei geringem Widerstand gleichmäßig, ohne trockene Stellen oder stehende Flüssigkeitszonen. Diese Gleichmäßigkeit verringert das Risiko lokaler Hotspots und verbessert die Gesamtstofftransporteffizienz.

Hohe Effizienz bei geringer Platinbeladung – Die Platinbeladung pro Flächeneinheit kann zwischen 0,1 und 0,5 mg/cm² eingestellt werden, während die poröse Architektur über 80 % der aktiven Platinzentren freilegt. Diese effiziente Ausnutzung senkt die Materialkosten, ohne die katalytische Leistung zu beeinträchtigen.

Synergistische Wärmeleitung und -ableitung – Das Titanfasergerüst besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit; in Kombination mit dem niedrigen Grenzflächenwärmewiderstand der Platinbeschichtung leitet es die Reaktionswärme schnell ab und unterdrückt lokale Temperaturanstiege. Ein effektives Wärmemanagement verlängert die Lebensdauer der Komponenten und erhält stabile Betriebsbedingungen aufrecht.

Flexible mechanische Anpassung – Die Dicke von 0,6 mm sorgt für eine geeignete kompressible Verformung, die Montagetoleranzen unter Druck ausgleicht und einen spannungsarmen elektrischen Kontakt zu Bipolarplatten und Membranelektrodenanordnungen herstellt. Diese Flexibilität verringert das Risiko von Sprödbrüchen während der Stapelmontage und im Betrieb.

Anwendungsbereiche

Kathodenanwendung in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen – Der platinierte Titanfilz dient auf der Brennstoffzellenkathodenseite als integrierte Gasdiffusions- und Stromsammeischicht. Seine Korrosionsbeständigkeit ermöglicht den direkten Ersatz von herkömmlichem Kohlepapier und eignet sich für Automobilbetriebszyklen mit häufigen Start-Stopp-Ereignissen und schwankenden Feuchtigkeitsgehalten.

Hochdruck-PEM-Wasserelektrolysesysteme – Wenn der Differenzdruck 3–5 MPa erreicht, toleriert der 0,6 mm dicke Filz erhebliche mechanische Klemmbelastungen, ohne die Geometrie seiner Gas-Flüssigkeits-Transportkanäle zu beeinträchtigen. Diese Fähigkeit erfüllt die niedrigen Anforderungen an die Wasserstoffdurchlässigkeit, die auf der Hochdruck-Wasserstoffseite erwartet werden.

Unitäre regenerative Brennstoffzellen (URFC) – Durch das bifunktionelle katalytische Verhalten der Platinbeschichtung ermöglicht der Filz eine nahtlose Umschaltung zwischen Elektrolyse- und Stromerzeugungsmodus, ohne die Elektrodenschicht auszutauschen. Dies vereinfacht den strukturellen Aufbau von Energiespeichersystemen.

Anode in elektrochemischen Wasserstoffverdichtern – Der poröse Filz bietet eine große Reaktionsoberfläche für die elektrochemische Oxidation von verdünnten Wasserstoffströmen. Zusammen mit der Toleranz der Platinbeschichtung gegenüber Vergiftungen durch Verunreinigungen behält er eine nutzbare Leistung selbst bei Wasserstoffquellen bei, die Spuren von CO oder Schwefelwasserstoff enthalten.

Elektrolytische Ozongeneratoren – Wenn der platinierte Titanfilz mit einer speziellen katalytischen Membran als anodische Diffusionsschicht eingesetzt wird, produziert er bei Raumtemperatur hochkonzentriertes Ozon aus deionisiertem Wasser. Dies eliminiert die Umweltrisiken, die mit blei- oder nickelhaltigen Elektroden verbunden sind.

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