1 µm platiniertes Titan-Streckgitter für HT-PEMFC

Das 1 µm dicke platinierte Titan-Streckgitter für HT-PEMFC von TOPTITECH beginnt mit einem abgeflachten und geglühten ASTM B265 CP-Ti-Streckgitter und erhält dann eine kontrollierte Platinbeschichtung mit einer Dicke von etwa 1 µm. Dieses platinierte Titannetz fungiert als anodenseitige Gasdiffusionsschicht (GDL) in Hochtemperatur-Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen. GDL-Materialien auf Kohlenstoff--Basis oxidieren unter Bedingungen eines hohen Anodenpotentials und einer Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), wandeln sich in CO₂ um und verschlechtern die Stapelkompression und den Kontaktwiderstand. Blankes Titan vermeidet den Kohlenstoffverbrauch, bildet aber eine passive TiO₂-Schicht, die den Grenzflächenwiderstand erhöht. Die Platinschicht blockiert die TiO₂-Bildung und bewahrt gleichzeitig die Oberflächenleitfähigkeit bei typischen HT-PEMFC-Betriebstemperaturen (120–200 Grad).

Das 1 µm dicke platinierte Titan-Streckgitter für HT-PEMFC bietet die offene rautenförmige Struktur, die für eine gleichmäßige Gasverteilung und Wasserverwaltung erforderlich ist. Streckgitter bieten eine höhere mechanische Integrität als gewebte Netze, da die Stränge ohne geschweißte Kreuzungen in eine durchgehende Folie integriert sind. Das abgeflachte Profil minimiert das Risiko von Membrandurchstichen und gewährleistet einen gleichmäßigen Kontaktdruck über die gesamte Elektrodenbaugruppe. Titan bietet Korrosionsbeständigkeit in Umgebungen mit mit Phosphorsäure dotierten PBI-Membranen, in denen sich Edelstahl oder Nickellegierungen verschlechtern. Die Beschichtungsdicke von 1 µm gleicht Leitfähigkeit und Kosten aus: Dünnere Beschichtungen verlieren an Schutz, dickere erhöhen die Kosten ohne Leistungssteigerung.

• Material: GR1-Titan
• Porengröße: 2*3mm
• Dicke: 0,5 mm
• Größe: 55 * 55 mm
• Beschichtung: 1 um Platinbeschichtung

• Verhindert die Bildung einer TiO₂-Passivierungsschicht

Unbeschichtetes Titan, das einem hohen Anodenpotential und einer sauerstoffreichen Umgebung ausgesetzt ist, entwickelt eine isolierende TiO₂-Schicht auf der Faseroberfläche, die den Grenzflächenkontaktwiderstand (ICR) zunehmend erhöht und die Zellleistung beeinträchtigt. . 1µm platiniertes Titan-Streckgitter für HT-PEMFC blockiert das TiO₂-Wachstum und bewahrt gleichzeitig die Leitfähigkeit des Substrats bei HT-PEMFC-Betriebstemperaturen (120–200 Grad).

• Beseitigt Kohlenstoff-GDL-Oxidationsfehler

Kohlenstoff-basierte Gasdiffusionsschichten (Kohlenstoffpapier/Kohlenstoffgewebe) unterliegen auf der Anodenseite einer thermodynamisch bedingten Oxidation: C + O²⁻ → CO₂ ↑, was zu einem schnellen Verbrauch, einem Verlust der Kompressionsintegrität und einer irreversiblen Erhöhung des Stapelwiderstands führt.. 1µm platiniertes Titan-Streckgewebe für HT-PEMFC ermöglicht einen kohlenstofffreien Betrieb ohne Korrosion oder Materialerschöpfung.

• Bietet erweiterte strukturelle Integrität des Netzes

Die Herstellung von Streckmetallen erzeugt rautenförmige Öffnungen mit Strängen und Knoten, die ohne geschweißte Kreuzungen in das durchgehende Blech integriert sind, und bietet im Vergleich zu gewebten Netzalternativen eine überlegene mechanische Stabilität unter Stapelkompression. Das abgeflachte und vergütete Oberflächenprofil minimiert das Risiko von Membrandurchstichen und gewährleistet einen gleichmäßigen Kontaktdruck über die gesamte MEA.

• Maximiert den Stoffaustausch und die Gasverteilung

Die offene rautenförmige Porenstruktur ermöglicht eine gleichmäßige Wasserstoff- und Reaktantgasverteilung über die aktive Elektrodenfläche und ermöglicht gleichzeitig eine schnelle Wasserentfernung von der Kathodenseite, wodurch lokale Überschwemmungen bei HT-PEMFC-Betrieb mit hoher Stromdichte verhindert werden.

• Gewährleistet die Kompatibilität mit sauren Umgebungen

Das CP-Ti-Substrat der Güteklasse 1 in Kombination mit einer Platinbeschichtung widersteht der mit Phosphorsäure-dotierten PBI-Membranumgebung, in der Edelstahl oder Nickellegierungen Lochfraß oder Auflösung erfahren. Natürliche TiO₂-Passivschicht auf Titan in Kombination mit einer Pt-Oberflächenschicht bietet doppelten Korrosionsschutz unter aggressiven HT-PEMFC-Betriebsbedingungen.

 

• Unterstützt den Betrieb bei hohen-Temperaturen

Das Titanbasismaterial behält seine Festigkeit und Dimensionsstabilität über den gesamten HT-PEMFC-Betriebstemperaturbereich (120–200 Grad) bei, im Gegensatz zu Kohlenstoff-GDLs, die sich zersetzen, oder Polymerelektrolytmembranen, die unter kombinierter thermischer und oxidativer Belastung weich werden.. 1µm platiniertes Titan-Streckgitter für HT-PEMFC behält mechanische Integrität und elektrische Kontinuität ohne Kriechen oder Verformung.

 

• Anodenseitige Gasdiffusionsschicht (GDL) in mit Phosphorsäure dotierten PBI-Membransystemen – HT-PEMFCs, die bei 120–200 Grad betrieben werden, verwenden typischerweise mit Phosphorsäure dotierte Polybenzimidazolmembranen als protonenleitenden Elektrolyten. Das 1 µm dicke, platinierte Titan-Streckgitter ersetzt herkömmliche GDLs auf Kohlenstoffbasis, die unter hohem Anodenpotential und Sauerstoffentwicklungsreaktionsbedingungen zu CO₂ oxidieren, während unbehandeltes Titan isolierendes TiO₂ bildet, das den Kontaktwiderstand an der Grenzfläche erhöht. Die Platinbeschichtung blockiert die Bildung von TiO₂ und sorgt für eine stabile elektrische Leitfähigkeit in der gesamten MEA.

• Stromkollektor und Strömungsfeldverteiler in netzunabhängigen KWK-Systemen – HT-PEMFC-Generatoren, die in Kraft-Wärme-Kopplungsanwendungen eingesetzt werden, gewinnen Abwärme für die Beheizung von Wohngebäuden oder die Warmwasserbereitung zurück. Die offene, rautenförmige Streckgitterstruktur aus 1 µm platiniertem Titanstreckgitter verteilt Reformatgas gleichmäßig über die aktive Elektrodenfläche und ermöglicht gleichzeitig eine effiziente Wasserdampfentfernung, was von entscheidender Bedeutung ist, da HT-PEMFCs gasförmiges Wasser erzeugen, das kein separates Befeuchtungssystem erfordert.

• PTL (poröse Transportschicht) in Luftfahrt-Brennstoffzellenstapeln – Der Luftfahrtsektor benötigt HT-PEMFCs mit vereinfachtem Wassermanagement und geringerem Systemgewicht.. 1µm platiniertes Titanstreckgitter fungiert als poröse Transportschicht zwischen der Katalysatorschicht und der Bipolarplatte und bietet das höchste Verhältnis von Festigkeit-zu-Gewicht aller Metalle in Kombination mit der Korrosionsbeständigkeit von Titan in der sauren Betriebsumgebung, ohne die Haltbarkeitseinschränkungen von Materialien auf Kohlenstoffbasis-.

• Anoden{0}}seitiges Diffusionsmedium für Antriebssysteme von Schwerlastfahrzeugen – HT-PEMFCs werden für schwere - bis -Langstreckenfahrzeuge und Schiffshilfsaggregate entwickelt, bei denen Kraftstoffflexibilität (Methanol, LNG, Diesel nach Reformierung) und CO-Toleranz von entscheidender Bedeutung sind. Das abgeflachte und geglühte Oberflächenprofil des 1 µm dicken, platinierten Titanstreckgitters sorgt für einen gleichmäßigen Kontaktdruck in der gesamten Zelle, verhindert ein Durchstechen der Membran und erleichtert gleichzeitig eine gleichmäßige Wasserstoffverteilung bei Betrieb mit hoher -Stromdichte-.

• Elektrodenträgerstruktur in der stationären Stromerzeugung – Feste Kraftwerke, die die HT-PEMFC-Technologie zur Grundlaststromerzeugung nutzen, benötigen Tausende von Betriebsstunden mit minimaler Degradation. . 1µm platiniertes Titanstreckgitter dient als formstabiler Elektrodenträger, wobei die 1 µm Platinbeschichtung bei 60–80 µg/cm² Beladung das CP-Ti-Substrat vor Passivierung in der oxidierenden Anodenumgebung schützt und gleichzeitig die für Gas erforderliche offene Porosität bewahrt Verbreitung.

• Strömungsfeldplattenkomponente für Methanolreformat-betriebene HT-PEMFCs – HT-PEMFC-Systeme, die mit Wasserstoff aus der Methanolreformierung betrieben werden, tolerieren CO-Konzentrationen von bis zu 3 % ohne nennenswerten Leistungsverlust. Die erweiterte Titannetzstruktur kann neben Titanblechen in zusammengesetzte Bipolarplatten integriert werden und liefert die mechanische Unterstützung und Stromleitung, die für den Reformatbetrieb erforderlich sind, während die Platinbeschichtung die Grenzflächenleitfähigkeit bei längerer Einwirkung von Spurenverunreinigungen aufrechterhält.

 

Kohlenstoff-basierte Gasdiffusionsschicht

Platiniertes Titan-Streckgitter

Kohlenstoffbasierte Gasdiffusionsschichten (GDLs) sind elektrochemisch inkompatibel mit der Anodenseite eines Elektrolyseurs. Unter den Bedingungen der anodischen Polarisation und der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) oxidiert Kohlenstoff thermodynamisch zu Carbonationen (in alkalischen Medien) oder direkt zu CO₂-Gas (in sauren Medien), abhängig von der lokalen pH-Umgebung der Membran-Elektroden-Anordnung. Diese Oxidation-oft als Kohlenstoffkorrosionsreaktion (COR) bezeichnet-führt zu einem falschen, kurzlebigen Abfall der Zellenspannung. Der Kohlenstoff-GDL erschöpft sich dann schnell, hinterlässt eine physikalische Lücke und verursacht eine schlechte Stapelkomprimierung, was den elektrischen Kontaktwiderstand erhöht und die Elektrolyseleistung dauerhaft verringert. Aus diesem Grund sind kohlenstoffbasierte GDLs nicht für die Anodenseite geeignet, obwohl auf der Kathodenseite weiterhin Kohlenstoffgewebe oder Kohlenstoffpapier verwendet werden kann, wo keine Sauerstoffentwicklung stattfindet und der Kohlenstoff stabil bleibt.

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