Bahan pengeluaran hidrogen elektrolitik: dari busa nikel hingga Mesh tenunan keluli tahan karat

Dengan permintaan yang semakin meningkat untuk tenaga bersih, elektrolisis air untuk pengeluaran hidrogen telah mendapat perhatian penting sebagai teknologi hidrogen hijau utama. Antara ini, Bahan pengeluaran hidrogen elektrolitik Memainkan peranan penting dalam kecekapan elektrolisis, kestabilan sistem, dan hayat perkhidmatan. Pada masa ini, bahan substrat yang biasa digunakan termasuk buih nikel, mesh tenunan nikel, nikel sintered felt, titanium sintered felt, keluli tahan karat sintered felt, dan mesh tenunan keluli tahan karat, masing-masing dengan ciri-ciri struktur yang berbeza dan kelebihan prestasi. Pemilihan bahan substrat rasional adalah kunci untuk meningkatkan prestasi dan kecekapan peranti.

Pemilihan bahan substrat

Buih nikel: 'pakar dalam pengeluaran hidrogen' dengan struktur berliang tiga dimensi

Buih nikel adalah bahan berliang tiga dimensi dengan keliangan yang melebihi 90%, menyerupai span, dengan saiz liang yang boleh laras untuk skala micrometer. Struktur sarang lebah yang unik bukan sahaja menyediakan kawasan permukaan tertentu yang sangat besar tetapi juga mempamerkan kekonduksian elektrik yang sangat baik, kekonduksian terma, dan kekuatan mekanikal, menjadikannya sesuai untuk pelbagai sistem elektrokimia yang memerlukan aktiviti tindak balas permukaan yang tinggi.

Dalam pengeluaran hidrogen elektrolitik, buih nikel dapat meningkatkan kadar evolusi gas dan kecekapan tindak balas, dan ia digunakan secara meluas dalam peranti tenaga hidrogen, bateri nikel-hidrogen, dan elektrod lithium-ion. Walau bagaimanapun, proses penyediaannya sensitif terhadap oksigen dan kekotoran, dan kosnya yang agak tinggi tetap menjadi salah satu cabaran teknikal dalam proses perindustrian.

A piece of honeycomb-structured nickel foam

Mesh tenunan nikel: bahan konduktif kecekapan tinggi dengan struktur yang dikawal

Mesh tenunan nikel, Dibina daripada dawai nikel kemurnian tinggi (Ni ≥ 99.5%) melalui tenunan ketepatan, boleh didapati dalam apertur persegi dan segi empat tepat, yang memaparkan struktur seragam dan dimensi disesuaikan. Ia mempamerkan kekonduksian elektrik dan haba yang sangat baik, dengan berkesan mengurangkan rintangan dan meningkatkan ketumpatan semasa semasa pengeluaran hidrogen elektrolitik, dengan itu mempercepatkan kadar pengeluaran hidrogen.

Mesh tenunan nikel juga menyampaikan rintangan kakisan yang baik dan fleksibiliti, bersama-sama dengan keupayaan pemprosesan yang sangat baik. Walaupun risiko pengoksidaan tertentu dalam persekitaran suhu tinggi dan kelembapan tinggi, mesh tenunan nikel digunakan secara meluas dalam bidang penapisan kimia, elektrod penyaduran, dan pengurusan haba elektronik. Ia adalah salah satu bahan elektrod yang biasa digunakan dan cekap dalam sistem elektrolitik.

Nikel Sintered merasakan: bahan mikrostruktur berprestasi tinggi

Nikel sintered dirasai Diperbuat daripada gentian nikel ketulenan tinggi mikron, membentuk struktur mesh tiga dimensi melalui proses peletakan khusus dan sintering vakum suhu tinggi, dengan keliangan laras. Ia mempunyai kekonduksian elektrik yang sangat baik, penjerapan elektrolit, dan kekuatan mekanikal, yang mampu mengekalkan operasi yang stabil pada suhu tinggi 400-600 ° c, menjadikannya bahan lapisan penyebaran yang ideal dalam sel elektrolitik AEM. Walaupun kos pembuatan yang tinggi, kesukaran pemprosesan, dan potensi permukaan passivation semasa operasi, ia digunakan secara meluas dalam bidang mewah seperti pengeluaran hidrogen hijau, ferrari, bateri, dan sensor kerana prestasi elektrokimia yang luar biasa dan rintangan kakisan.

Multiple square nickel sintered felts stacked together

Titanium Sintered merasakan: 'penjagaan elektrolitik 'dalam persekitaran yang melampau

Titanium sintered dirasai Diperbuat daripada gentian titanium halus sintered ke dalam struktur berliang tiga dimensi dengan keliangan tinggi dan saiz liang seragam, ia mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dan kestabilan kimia, mampu mengekalkan operasi yang stabil pada 600-800 ° c.

Strukturnya memudahkan penembusan elektrolit dan evolusi gas, menjadikannya sangat sesuai untuk persekitaran oksidatif atau alkali yang kuat, sering digunakan sebagai lapisan penyebaran atau bahan konduktif di sisi anod sel elektrolitik PEM dan AEM. Walaupun ia agak mahal dan masih menimbulkan beberapa risiko kakisan di bawah keadaan yang melampau, kebolehpercayaannya menjadikannya digunakan secara meluas dalam bidang kejuruteraan kimia, aeroangkasa, dan penjagaan kesihatan.

Multiple square titanium sintered felts stacked together

Keluli tahan karat Sintered merasakan: bahan yang kos efektif, serba boleh

Dikeluarkan dengan memampatkan dan sintering gentian keluli tahan karat halus, Keluli tahan karat sintered dirasai Mempunyai struktur seragam dengan keliangan yang terkawal, menggabungkan kekuatan mekanikal dengan kekonduksian elektrik, menjadikannya sesuai untuk kebanyakan persekitaran pengeluaran hidrogen elektrolitik.

Struktur berliang menggalakkan walaupun pengagihan elektrolit dan evolusi gas, memastikan operasi yang stabil dan keberkesanan kos yang tinggi. Walaupun sedikit kurang konduktif daripada bahan berasaskan nikel dan terdedah kepada pengoksidaan permukaan, ia tetap menjadi pilihan yang boleh dipercayai untuk sistem pengeluaran hidrogen dengan penyelenggaraan berkala yang betul.

Multiple square stainless steel sintered felts stacked together

Mesh tenunan keluli tahan karat: sokongan struktur stabil & tahan lama

Mesh tenunan keluli tahan karat Ditenun dari dawai keluli tahan karat, ia mempunyai struktur yang mantap, spesifikasi yang pelbagai, dan kekuatan mampatan yang sangat baik dan rintangan kakisan.

Walaupun kekonduksian elektriknya tidak setinggi bahan berasaskan nikel, ia telah digunakan secara meluas sebagai sokongan struktur dan lapisan konduktif tambahan dalam pelbagai peranti elektrolitik perindustrian.

Three square stainless steel woven meshes stacked together

Bahan pengeluaran hidrogen elektrolitik jadual rujukan cepat

Jadual 1: bahan pengeluaran hidrogen elektrolitik jadual rujukan cepat
Nama bahan	Kelebihan	Kelemahan
Buih nikel	Keliangan tinggi dan kawasan permukaan tertentu, memudahkan pendedahan tapak aktif dan penembusan elektrolit. Kekonduksian elektrik yang baik dan kestabilan kimia, sesuai untuk sel-sel elektrolitik alkali ketumpatan semasa yang tinggi. Struktur mesh tiga dimensi dengan kekuatan mekanikal yang sangat baik dan sokongan.	Penyediaan adalah terdedah kepada oksigen dan bahan cemar, membawa kepada kestabilan dikurangkan. Proses penyediaan tidak dihasilkan secara besar-besaran, mengakibatkan kos yang tinggi.
Mesh tenunan nikel	Kekonduksian elektrik yang baik dan rintangan kakisan, sesuai untuk operasi yang stabil dalam penyelesaian alkali. Fleksibiliti yang baik membolehkan pemprosesan menjadi bentuk yang kompleks. Berkesan boleh menjalankan semasa sebagai elektrod tambahan dalam sel elektrolitik.	Mudah teroksida dan berkarat dalam persekitaran suhu tinggi dan kelembapan tinggi, mengurangkan kestabilan dan jangka hayat. Lapisan semburan haba terdedah kepada mengelupas, menjejaskan kualiti metallographic.
Nikel Sintered dirasai	Keliangan tinggi dan kekonduksian elektrik, sesuai untuk sel-sel elektrolitik ketumpatan semasa yang tinggi. Kestabilan kimia yang baik dan rintangan suhu tinggi (400-600 ° c). Aktiviti pemangkin anodik yang baik dan kestabilan.	Sukar untuk memproses dan kos yang tinggi, mengehadkan aplikasi berskala besar. Filem passivation boleh terbentuk di permukaan semasa operasi jangka panjang, yang mempengaruhi aktiviti.
Titanium Sintered dirasai	Mempamerkan rintangan kakisan yang sangat baik dan kestabilan suhu tinggi, sesuai untuk persekitaran elektrolitik yang keras. Mempunyai biokompatibiliti yang baik dan kekonduksian terma. Melaksanakan cemerlang sebagai lapisan penyebaran gas dan elektrod dalam sel-sel elektrolitik PEM.	Had kos tinggi permohonan yang meluas. Kakisan masih boleh dilakukan di bawah keadaan yang melampau.
Keluli tahan karat Sintered dirasai	Mempamerkan kekuatan mekanikal yang baik dan ketangguhan, sesuai untuk menahan kesan tekanan. Rintangan kakisan yang baik, sesuai untuk penyelesaian perindustrian dan berair umum. Mempamerkan aktiviti pemangkin anodik yang baik dan rintangan kakisan dalam sel elektrolitik AEM.	Pembentukan lapisan oksida kasar di permukaan semasa operasi jangka panjang mempengaruhi aktiviti dan tingkah laku gelembung. Kekonduksian elektrik tidak sebaik bahan berasaskan nikel, yang mempengaruhi kecekapan elektrolitik.
Mesh tenunan keluli tahan karat	Ia mempunyai rintangan kakisan yang baik dan sifat mekanikal, menjadikannya sesuai untuk ketumpatan semasa yang tinggi dan sel elektrolitik suhu tinggi. Ia boleh digunakan sebagai substrat elektrod atau bahan sokongan dengan struktur yang stabil.	Kekonduksian elektrik yang lemah mungkin memerlukan salutan tambahan untuk meningkatkan kecekapan. Ia boleh menghancurkan dan mengoksidakan dalam persekitaran yang melampau, yang mempengaruhi jangka hayatnya.