Titan-Maschen-Filz-Verbundplatte von TOPTITECH für Brennstoffzellen

Produktspezifikationen

Eigenschaften

Abgestufte Porositätsarchitektur – Die Titan-Maschen-Filz-Verbundplatte für Brennstoffzellen bietet eine zweischichtige Porenstruktur: Filzschicht (0,1–1,0 mm) für den Massentransfer an der Katalysatorgrenzfläche; expandierte Maschenbasis (0,1–1,0 mm, Rautenöffnungen) für die Verteilung der Reaktanden im Volumen, wodurch separate GDL- und Strömungsfeldkomponenten entfallen.

Extrem niedriger Grenzflächenkontaktwiderstand – Vakuum-Diffusionsbondierung erreicht eine monolithische Integration ohne Klebstoffe oder Klemmverbindungen und liefert einen spezifischen Widerstand <5 mΩ·cm², was Kohlepapier-GDLs oder mechanisch gestapelten Ti-Filz/Maschen-Anordnungen überlegen ist.

Hohe spezifische Festigkeit und leichtes Design – Der spezifische E-Modul von Titan (25 MN·m/kg) in Kombination mit der expandierten Maschengeometrie ergibt eine Flächengewichtsdichte <500 g/m², was gewichtssensitive Brennstoffzellenstapel für Luft- und Raumfahrt sowie tragbare Energieanwendungen ermöglicht.

Oberflächenbehandlung mit doppelter Benetzbarkeit – Eine hydrophobe PTFE-Beschichtung (3–5 Gew.-%) erzeugt unabhängige hydrophile (Wasserableitung) und hydrophobe (Gasdiffusion) Kanäle auf derselben Platte und mindert Flutung bei Stromdichten >1,0 A/cm².

Kompatibilität mit MMO-Beschichtungen – Die direkte Anwendung von Iridium- oder Platinkatalysatorschichten durch Galvanik oder PVD auf der Filzseite verwandelt die Platte in eine Elektrode für unitäre regenerative Brennstoffzellen (URFC), die sowohl den Elektrolyse- als auch den Brennstoffzellenmodus unterstützt.

Thermische und mechanische Stabilität – Der gesinterte Faser-Maschen-Verbund hält Dauerbetrieb bei 300 °C ohne Delamination oder Kriechen aus und behält Porosität und Permeabilität unter Druckbelastungen bis zu 2 MPa bei.

Produkteigenschaften

Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) – Die Titan-Maschen-Filz-Verbundplatte für Brennstoffzellen fungiert als Gasdiffusionsschicht (GDL) und Stromkollektor in automobilen Brennstoffzellenstapeln (Plattformen Toyota Mirai, Hyundai Nexo). Sie ersetzt kohlenstoffbasierte GDLs, um korrosionsbedingte Leistungsverluste unter Start-Stopp-Zyklen und feuchten sauren Bedingungen (pH 3–5, 80 °C) zu eliminieren.

PEM-Elektrolyseure für die grüne Wasserstoffproduktion – Dient als anodische poröse Transportschicht (PTL) in Hochdruck-Wasserelektrolysesystemen (30–80 bar) und ermöglicht die Freisetzung von Sauerstoff bei der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), während der elektrische Kontakt zur katalysatorbeschichteten Membran (CCM) erhalten bleibt. Das Titansubstrat widersteht anodischen Potentialen bis zu 2,0 V vs. RHE ohne Passivierung.

Unitäre regenerative Brennstoffzellen (URFC) – Anwendung in Weltraumenergiesystemen (NASA, ESA) und netzunabhängigen Energiespeichern, bei denen dieselbe Platte abwechselnd als Brennstoffzellenkathode (Sauerstoffreduktion) und Elektrolyseuranode (Sauerstoffentwicklung) arbeitet. MMO-beschichtete Versionen (IrO₂/RuO₂/Pt) unterstützen den bidirektionalen Betrieb mit einem Rundwirkungsgrad >50 %.

Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC) – Einsatz in tragbaren Elektronikgeräten und militärischen Batterieladegeräten (1–100 W). Bietet Korrosionsbeständigkeit gegenüber Methanol-Crossover und Ameisensäurenebenprodukten. Die hydrophob mit PTFE behandelte Filzschicht verhindert eine Methanolflutung an der Kathode.

Hochtemperatur-PEMFC (HT-PEMFC) – In Kombination mit PBI-basierten Membranen (120–180 °C) behält die Titan-Maschen-Filz-Platte ihre mechanische Integrität und Korrosionsbeständigkeit unter wasserfreien oder niedrigfeuchten Bedingungen bei und eliminiert Wassermanagementprobleme.

Alkalische Wasserelektrolyseure (AWE) – Anwendung als poröse Transferelektrode (PTE) auf der mit Nickelgewebe verstärkten Seite, wodurch ohmsche Verluste in konzentrierter KOH-Lösung (25–30 Gew.-%, 70–90 °C) reduziert werden. Die Titanverbindung bietet ein geringeres Risiko der Wasserstoffversprödung im Vergleich zu reinem Nickel bei dynamischem Betrieb.

Kontaktiere uns