クリーンエネルギーの需要の高まりに伴い、水素生産のための水電解は、主要なグリーン水素技術として大きな注目を集めています。 これらのうち、 電解水素製造材料 電気分解の効率、システムの安定性、および耐用年数で決定的な役割を果たします。 現在、一般的に使用されている基板材料には、ニッケルフォーム、ニッケル織りメッシュ、ニッケル焼結フェルト、チタン焼結フェルト、ステンレス鋼焼結フェルト、ステンレス鋼織りメッシュが含まれ、それぞれが明確な構造特性と性能上の利点を持っています。 基板材料の合理的な選択は、デバイスの性能と効率を高めるための鍵です。
ニッケルフォームは、気孔率が90% を超える3次元の多孔質材料であり、スポンジに似ており、細孔サイズはマイクロメートルスケールに調整可能です。 そのユニークなハニカム構造は、非常に大きな比表面積を提供するだけでなく、優れた電気伝導率、熱伝導率、および機械的強度を示し、高い表面反応活性を必要とするさまざまな電気化学システムに適しています。
電解水素製造では、ニッケル発泡体はガス発生率と反応効率を大幅に高めることができ、水素エネルギー装置、ニッケル水素電池、リチウムイオン電極で広く利用されています。 しかし、その準備プロセスは酸素と不純物に敏感であり、その比較的高いコストは依然として工業化プロセスにおける技術的課題の1つです。
ニッケル織りメッシュ高純度ニッケルワイヤー (Ni ≥ 99.5%) から精密織りで構成され、均一な構造とカスタマイズ可能な寸法を備えた正方形と長方形の開口部で利用できます。 優れた電気および熱伝導率を示し、電解水素生成中の抵抗を効果的に低減し、電流密度を増加させ、それによって水素生成速度を加速します。
ニッケル織りメッシュは、優れた耐食性と柔軟性、優れた加工能力も提供します。 高温多湿環境での酸化の特定のリスクにもかかわらず、ニッケル織りメッシュは、化学ろ過、電気めっき電極、および電子熱管理の分野で広く利用されています。 これは、電解システムで一般的に使用されている効率的な電極材料の1つです。
ニッケル焼付きフェルト ミクロンレベルの高純度ニッケル繊維でできており、特殊な敷設プロセスと高温真空焼結により、多孔性を調整できる3次元メッシュ構造を形成します。 優れた導電性、電解質吸着、および機械的強度を備え、400〜600 °Cの高温で安定した動作を維持できるため、AEM電解セルの理想的な拡散層材料となっています。 製造コストが高く、加工が困難で、動作中の表面パッシベーションが発生する可能性がありますが、電気化学的性能と耐食性が優れているため、グリーン水素製造、触媒作用、バッテリー、センサーなどのハイエンド分野で広く使用されています。
チタン焼結フェルト 多孔性が高く、孔径が均一な3次元多孔質構造に焼結された微細なチタン繊維から作られ、600〜800 °Cで安定した動作を維持できる優れた耐食性と化学的安定性を備えています。
その構造は、電解質の浸透とガスの発生を促進し、PEMおよびAEM電解セルのアノード側の拡散層または導電性材料としてよく使用される強い酸化的またはアルカリ性環境に特に適しています。 比較的コストがかかり、極端な条件下でも腐食のリスクがありますが、その信頼性により、化学工学、航空宇宙、およびヘルスケアの分野で広く使用されています。
微細なステンレス鋼繊維の圧縮と焼結によって製造され、 ステンレス钢sinteredフェルト 機械的強度と電気伝導率を組み合わせた、制御可能な多孔性を備えた均一な構造を備えているため、ほとんどの電解水素生成環境に適しています。
その多孔質構造は、電解質の分布とガスの発生さえも促進し、安定した動作と高い費用対効果を保証します。 ニッケルベースの材料よりもわずかに導電性が低く、表面酸化が発生しやすいものの、適切な定期メンテナンスを備えた水素製造システムにとって信頼できる選択肢であり続けます。
ステンレス钢によって织られたメッシュ ステンレス鋼線で織られ、堅牢な構造、多様な仕様、優れた圧縮強度と耐食性が特徴です。
その導電率はニッケル系材料ほど高くはありませんが、さまざまな工業用電解装置の構造支持体や補助導電層として広く使用されています。
| 材料名 | 利点 | デメリット |
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| ニッケルの泡 |
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| ニッケル織りメッシュ |
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| ニッケル焼結フェルト |
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| チタン焼結フェルト |
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| ステンレス钢のsinteredフェルト |
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| ステンレス钢の织りメッシュ |
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