Matériaux de production d'hydrogène électrolytique: de la mousse de nickel au treillis tissé en acier inoxydable

Avec la demande croissante d'énergie propre, l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène a attiré une attention significative en tant que technologie clé de l'hydrogène vert. Parmi ceux-ci, Matériaux de production d'hydrogène électrolytique Jouent un rôle décisif dans l'efficacité de l'électrolyse, la stabilité du système et la durée de vie. Actuellement, les matériaux de substrat couramment utilisés comprennent la mousse de nickel, la maille tissée de nickel, le feutre fritté au nickel, le feutre fritté au titane, le feutre fritté en acier inoxydable et la maille tissée en acier inoxydable, chacun présentant des caractéristiques structurelles et des avantages de performance distincts. La sélection rationnelle des matériaux de substrat est essentielle pour améliorer les performances et l'efficacité du dispositif.

Sélection des matériaux de substrat

Nickel Foam: l'expert en production d'hydrogène avec une structure poreuse tridimensionnelle

La mousse de nickel est un matériau poreux tridimensionnel avec une porosité supérieure à 90%, ressemblant à une éponge, avec des tailles de pores ajustables à l'échelle micrométrique. Sa structure en nid d'abeille unique offre non seulement une surface spécifique exceptionnellement grande, mais présente également une excellente conductivité électrique, une conductivité thermique et une résistance mécanique, ce qui la rend adaptée à divers systèmes électrochimiques nécessitant une activité de réaction de surface élevée.

Dans la production d'hydrogène électrolytique, la mousse de nickel peut considérablement améliorer le taux d'évolution du gaz et l'efficacité de la réaction, et elle est largement utilisée dans les dispositifs d'énergie hydrogène, les batteries nickel-hydrogène et les électrodes lithium-ion. Cependant, son processus de préparation est sensible à l'oxygène et aux impuretés, et son coût relativement élevé reste l'un des défis techniques du processus d'industrialisation.

A piece of honeycomb-structured nickel foam

Maille tissée de nickel: un matériau conducteur à haute efficacité avec une structure contrôlable

Maille tissée par nickel, Construit du fil de grande pureté de nickel (Ni ≥ 99.5%) par le tissage de précision, est disponible dans les ouvertures carrées et rectangulaires, comportant une structure uniforme et des dimensions personnalisables. Il présente une excellente conductivité électrique et thermique, réduisant efficacement la résistance et augmentant la densité de courant pendant la production d'hydrogène électrolytique, accélérant ainsi le taux de production d'hydrogène.

La maille tissée par nickel fournit également la bonne résistance à la corrosion et la flexibilité, avec d'excellentes capacités de traitement. En dépit d'un certain risque d'oxydation dans les environnements à hautes températures et de haut-humidité, la maille tissée par nickel est très utilisée dans les domaines de la filtration chimique, des électrodes de galvanoplastie, et de la gestion thermique électronique. C'est l'un des matériaux d'électrode couramment utilisés et efficaces dans les systèmes électrolytiques.

Feutre fritté de nickel: Matériau de microstructure haute performance

Feutre fritté nickel Est fabriqué à partir de fibres de nickel de haute pureté au niveau du micron, formant une structure de maille tridimensionnelle grâce à un processus de pose spécialisé et un frittage sous vide à haute température, avec une porosité réglable. Il possède une excellente conductivité électrique, adsorption électrolytique et résistance mécanique, capable de maintenir un fonctionnement stable à des températures élevées de 400-600 ° C, ce qui en fait un matériau de couche de diffusion idéal dans les cellules électrolytiques AEM. Malgré son coût de fabrication élevé, sa difficulté de traitement et sa passivation de surface potentielle pendant le fonctionnement, il est largement utilisé dans des domaines haut de gamme tels que la production d'hydrogène vert, la catalyse, les batteries et les capteurs en raison de ses performances électrochimiques exceptionnelles et de sa résistance à la corrosion.

Multiple square nickel sintered felts stacked together

Feutre fritté de titane: le «gardien électrolytique» dans les environnements extrêmes

Feutre fritté en titane Fabriqué à partir de fibres de titane fines frittées dans une structure poreuse tridimensionnelle avec une porosité élevée et une taille de pore uniforme, il possède une excellente résistance à la corrosion et une stabilité chimique, capable de maintenir un fonctionnement stable à 600-800 ° C.

Sa structure facilite la pénétration d'électrolyte et le dégagement de gaz, le rendant particulièrement approprié aux environnements oxydants ou alcalins forts, employés souvent comme couche de diffusion ou matériel conducteur du côté d'anode des cellules électrolytiques de PEM et d'AEM. Bien qu'il soit relativement coûteux et qu'il présente toujours un certain risque de corrosion dans des conditions extrêmes, sa fiabilité le rend largement utilisé dans les domaines du génie chimique, de l'aérospatiale et des soins de santé.

Multiple square titanium sintered felts stacked together

Feutre fritté en acier inoxydable: un matériau rentable et polyvalent

Fabriqué par compression et frittage de fibres fines en acier inoxydable, En acier inoxydable fritté feutre Comporte une structure uniforme avec la porosité contrôlable, combinant la force mécanique avec la conductivité électrique, la rendant appropriée à la plupart des environnements électrolytiques de production d'hydrogène.

Sa structure poreuse favorise même la distribution d'électrolyte et l'évolution de gaz, assurant l'opération stable et la rentabilité élevée. Bien que légèrement moins conducteur que les matériaux à base de nickel et sujet à l'oxydation de surface, il reste un choix fiable pour les systèmes de production d'hydrogène avec un entretien périodique approprié.

Multiple square stainless steel sintered felts stacked together

Maille tissée en acier inoxydable: Support structurel stable et durable

Maille tissée d'acier inoxydable Tissé à partir de fil d'acier inoxydable, il présente une structure robuste, des spécifications diverses et une excellente résistance à la compression et à la corrosion.

Bien que sa conductivité électrique ne soit pas aussi élevée que celle des matériaux à base de nickel, il a été largement utilisé comme support structurel et comme couche conductrice auxiliaire dans divers dispositifs électrolytiques industriels.

Three square stainless steel woven meshes stacked together

Tableau de référence rapide des matériaux de production d'hydrogène électrolytique

Tableau 1: Tableau de référence rapide des matériaux de production d'hydrogène électrolytique
Nom du matériau	Avantages	Inconvénients
Mousse Nickel	Haute porosité et surface spécifique, facilitant l'exposition des sites actifs et la pénétration des électrolytes. Bonne conductivité électrique et stabilité chimique, appropriée aux cellules électrolytiques alcalines de densité de courant élevée. Structure tridimensionnelle de maille avec l'excellente force et appui mécaniques.	La préparation est sensible à l'oxygène et aux polluants, entraînant une stabilité réduite. Processus de préparation non produit en masse, ce qui entraîne des coûts élevés.
Maille tissée par nickel	Bonne conductivité électrique et résistance à la corrosion, adaptée à un fonctionnement stable dans des solutions alcalines. Une bonne flexibilité permet de transformer en formes complexes. Peut conduire efficacement le courant comme une électrode auxiliaire dans la cellule électrolytique.	Facilement oxydé et corrodé dans les environnements à hautes températures et de haut-humidité, réduisant la stabilité et la durée de vie. Les revêtements par pulvérisation thermique sont sujets au pelage, ce qui affecte la qualité métallographique.
Feutre fritté au nickel	Haute porosité et conductivité électrique, adapté aux cellules électrolytiques à haute densité de courant. Bonne stabilité chimique et résistance à hautes températures (400-600 °C). Bonne activité catalytique anodique et stabilité.	Difficile à traiter et coût élevé, limitant l'application à grande échelle. Un film de passivation peut se former sur la surface pendant l'opération à long terme, affectant l'activité.
Le titane a aggloméré le feutre	Présente une excellente résistance à la corrosion et une stabilité à haute température, adaptée aux environnements électrolytiques difficiles. Possède une bonne biocompatibilité et conductivité thermique. Exécute excellemment comme couche de diffusion de gaz et électrode dans des cellules électrolytiques de PEM.	Le coût élevé limite l'application répandue. La corrosion est toujours possible dans des conditions extrêmes.
Feutre fritté d'acier inoxydable	Présente une bonne résistance mécanique et la ténacité, adapté pour résister aux impacts de pression. Bonne résistance à la corrosion, adaptée aux solutions industrielles et aqueuses générales. Présente une bonne activité catalytique anodique et résistance à la corrosion dans les cellules électrolytiques AEM.	La formation d'une couche d'oxyde rugueuse sur la surface pendant le fonctionnement à long terme affecte l'activité et le comportement des bulles. La conductivité électrique n'est pas aussi bonne que celle des matériaux à base de nickel, ce qui affecte l'efficacité électrolytique.
Maille tissée d'acier inoxydable	Il présente une bonne résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques, ce qui le rend adapté aux cellules électrolytiques à haute densité de courant et à haute température. Il peut être utilisé comme substrat d'électrode ou matériau de support avec une structure stable.	Une mauvaise conductivité électrique peut nécessiter un revêtement supplémentaire pour améliorer l'efficacité. Il peut se corroder et s'oxyder dans des environnements extrêmes, affectant sa durée de vie.