Материалы для производства электролитического водорода: от никелевой пены до сетки из нержавеющей стали

С ростом спроса на чистую энергию электролиз воды для производства водорода привлек значительное внимание как ключевая технология зеленого водорода. Среди них, Материалы для производства электролитического водорода Играют решающую роль в эффективности электролиза, стабильности системы и сроке службы. В настоящее время, обыкновенно используемые материалы субстрата включают пену никеля, никель сплетенную сетку, войлок спеченный никелем, войлок спеченный титаном, войлок спеченный нержавеющей сталью, и сетку сплетенную нержавеющей сталью, каждое с отдельными структурными характеристиками и преимуществами представления. Рациональный выбор материалов подложки является ключом к повышению производительности и эффективности устройства.

Выбор материалов подложки
Никелевая пена: «Эксперт в производстве водорода» с трехмерной пористой структурой

Никелевая пена-это трехмерный пористый материал с пористостью более 90%, напоминающий губку, с размерами пор, регулируемыми по микрометровой шкале. Его уникальная сотовая структура не только обеспечивает исключительно большую удельную площадь поверхности, но также обладает отличной электропроводностью, теплопроводностью и механической прочностью, что делает его пригодным для различных электрохимических систем, требующих высокой активности поверхностной реакции.

В электролитической продукции водопода, пена никеля может значительно увеличить скорость развития газа и эффективность реакции, и она широко использована в приборах энергии водопода, батареях никел-водопода, и электродах лити-иона. Однако процесс его приготовления чувствителен к кислороду и примесям, и его относительно высокая стоимость остается одной из технических проблем в процессе индустриализации.

A piece of honeycomb-structured nickel foam
Никелевая тканая сетка: высокоэффективный проводящий материал с управляемой структурой.

Никелевая тканая сетка, Изготовленный из никелевой проволоки высокой чистоты (Ni ≥ 99,5%) путем точного плетения, доступен в квадратных и прямоугольных отверстий, имеет однородную структуру и настраиваемые размеры. Он обладает отличной электрической и теплопроводностью, эффективно уменьшая сопротивление и увеличивая плотность тока при производстве электролитического водорода, тем самым ускоряя скорость производства водорода.

Сетка сплетенная никелем также поставляет хорошие коррозионную устойчивость и гибкость, вместе с превосходными обрабатывая возможностями. Несмотря на некоторый риск оксидации в окружающих средах высокой температуры и высоко-влажности, сетка сплетенная никелем широко использована в полях химической фильтрации, гальванизируя электродов, и электронного термального управления. Это один из широко используемых и эффективных электродных материалов в электролитических системах.

A piece of nickel woven mesh
Спеченный никелем войлок: материал с высокопроизводительной микроструктурой

Никель спеченный войлок Изготовлен из микронных никелевых волокон высокой чистоты, образующих трехмерную сетчатую структуру с помощью специализированного процесса укладки и высокотемпературного вакуумного спекания с регулируемой пористостью. Он обладает отличной электропроводностью, адсорбцией электролита и механической прочностью, способной поддерживать стабильную работу при высоких температурах 400-600 ° C, что делает его идеальным материалом диффузионного слоя в электролитических ячейках AEM. Несмотря на высокую стоимость производства, сложность обработки и потенциальную пассивацию поверхности во время работы, он широко используется в высокотехнологичных областях, таких как производство зеленого водорода, катализ, аккумуляторы и датчики, благодаря своим выдающимся электрохимическим характеристикам и коррозионной стойкости.

Multiple square nickel sintered felts stacked together
Титановый спеченный войлок: «Электролитический стражник» в экстремальных условиях

Титан спеченный войлок Изготовленный из тонких титановых волокон, спеченных в трехмерную пористую структуру с высокой пористостью и равномерным размером пор, он обладает отличной коррозионной стойкостью и химической стабильностью, способной поддерживать стабильную работу при 600-800 ° C.

Его структура облегчает проникновение электролита и выделение газа, что делает его особенно подходящим для сильных окислительных или щелочных сред, часто используемых в качестве диффузионного слоя или проводящего материала на анодной стороне электролитических элементов PEM и AEM. Хотя он относительно дорог и все еще представляет некоторый риск коррозии в экстремальных условиях, его надежность делает его широко используемым в областях химического машиностроения, аэрокосмической промышленности и здравоохранения.

Multiple square titanium sintered felts stacked together
Спеченный войлок из нержавеющей стали: экономичный и универсальный материал

Изготовлен путем сжатия и спекания тонких волокон нержавеющей стали, Войлок спеченный нержавеющей сталью Имеет однородную структуру с контролируемой пористостью, сочетающую механическую прочность с электропроводностью, что делает его подходящим для большинства сред производства электролитического водорода.

Его пористая структура способствует равномерному распределению электролита и выделения газа, обеспечивая стабильную работу и высокую экономическую эффективность. Хотя он немного менее проводящий, чем материалы на основе никеля, и склонен к поверхностному окислению, он остается надежным выбором для систем производства водорода с надлежащим периодическим обслуживанием.

Multiple square stainless steel sintered felts stacked together
Сетка из нержавеющей стали: стабильная и прочная структурная поддержка

Нержавеющая сталь тканая сетка Сплетенный от провода нержавеющей стали, он отличает крепкой структурой, разнообразными спецификациями, и превосходными удельной работы разрыва и коррозионной устойчивостью.

Хотя его электропроводность не так высока, как материалы на основе никеля, он широко используется в качестве структурной поддержки и вспомогательного проводящего слоя в различных промышленных электролитических устройствах.

Three square stainless steel woven meshes stacked together
Таблица ссылки материалов продукции электролитического водопода быстрая
Таблица 1: Материалы для производства электролитического водорода Краткая справочная таблица
Название материала Преимущества Недостатки
Никелевая пена
  • Высокая пористость и удельная площадь поверхности, способствующие воздействию активных участков и проникновению электролитов.
  • Хорошая электропроводность и химическая стабильность, подходят для щелочных электролитических элементов с высокой плотностью тока.
  • Трехмерная сетчатая структура с отличной механической прочностью и поддержкой.
  • Препарат восприимчив к кислороду и загрязняющим веществам, что приводит к снижению стабильности.
  • Процесс приготовления не производится массово, что приводит к высоким затратам.
Никель тканые сетки
  • Хорошая электропроводность и коррозионная стойкость, подходит для стабильной работы в щелочных растворах.
  • Хорошая гибкость позволяет обрабатывать в сложные формы.
  • Может эффективно проводить ток в качестве вспомогательного электрода в электролитической ячейке.
  • Легко окисляется и корродируется в условиях высоких температур и высокой влажности, что снижает стабильность и срок службы.
  • Термальные покрытия брызг прональны к слезать, влияя на металлографик качество.
Войлок спеченный никелем
  • Высокая пористость и электропроводность, подходит для электролитических элементов с высокой плотностью тока.
  • Хорошая химическая стабильность и устойчивость к высоким температурам (400-600 ° C).
  • Хорошая анодная каталитическая активность и стабильность.
  • Сложность в обработке и высокая стоимость, ограничивающая крупномасштабное применение.
  • Пассивированная пленка может образовываться на поверхности во время длительной эксплуатации, влияя на активность.
Титан спеченный войлок
  • Отличная коррозионная стойкость и стабильность при высоких температурах, подходящие для суровых электролитических сред.
  • Обладает хорошей биосовместимостью и теплопроводностью.
  • Превосходно служит в качестве газодиффузионного слоя и электрода в электролитических ячейках PEM.
  • Высокая стоимость ограничивает широкое применение.
  • Коррозия все еще возможна в экстремальных условиях.
Войлок спеченный нержавеющей сталью
  • Экспонаты хорошая механическая прочность и твердость, соответствующие для выдерживать удары давления.
  • Хорошая коррозионная стойкость, подходит для общепромышленных и водных растворов.
  • Продает хорошую анодно-каталитическую активность и коррозионную стойкость в электролитических элементах AEM.
  • Образование шероховатого оксидного слоя на поверхности при длительной эксплуатации влияет на активность и поведение пузырьков.
  • Электропроводность не так хороша, как у материалов на основе никеля, что влияет на электролитическую эффективность.
Сетка сплетенная нержавеющей сталью
  • Он обладает хорошей коррозионной стойкостью и механическими свойствами, что делает его подходящим для электролитических элементов с высокой плотностью тока и высокой температурой.
  • Его можно использовать в качестве электродной подложки или опорного материала со стабильной структурой.
  • Плохая электропроводность может потребовать дополнительного покрытия для повышения эффективности.
  • Он может корродировать и окисляться в экстремальных условиях, влияя на его срок службы.