แผ่นไทเทเนียมไบโพลาร์สําหรับ PEM Electrolyzer

ชื่อผลิตภัณฑ์:แผ่นไบโพลาร์

การใช้งาน:การผลิตไฮโดรเจนผ่านการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า, แบตเตอรี่พลังงานใหม่, เซลล์เชื้อเพลิงที่สร้างไฮโดรเจน
วัสดุ:ไทเทเนียม, สแตนเลสสตีล, ทองแดง, นิกเกิล
ความบริสุทธิ์ของไทเทเนียม:99.7%
เกรด:GR1 / GR2
ข้อมูลจำเพาะ:กำหนดเองตามแบบ
วิธีการประมวลผล:CNC / การกัดด้วยสารเคมี

1. กระบวนการผลิตแผ่นไบโพลาร์ไทเทเนียม

แผ่นไบโพลาร์ไทเทเนียมเป็นส่วนประกอบสำคัญในเซลล์เชื้อเพลิง PEMและเครื่องแยกน้ำ PEM. มีหน้าที่ในการกระจายก๊าซ/ของเหลว, นำไฟฟ้า, และรองรับชุดประกอบเมมเบรน-อิเล็กโทรด กระบวนการผลิตเกี่ยวข้องกับขั้นตอนสำคัญหลายขั้นตอน:

1.1. การเลือกวัตถุดิบ

• วัสดุ: ไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ (เช่น เกรด 1 หรือเกรด 2) หรือโลหะผสมไทเทเนียม

• ความหนา: โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 0.1 มม. ถึง 1 มม. ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

1.2. การเตรียมพื้นผิว

• การดอง: ขจัดชั้นออกไซด์และสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิว

• การพ่นทรายหรือการขัดเงาเชิงกล: เพิ่มความหยาบของพื้นผิวเพื่อการยึดเกาะของสารเคลือบที่ดีขึ้น

1.3. การขึ้นรูปช่องทาง

ช่องทางถูกออกแบบมาเพื่อจัดการการไหลของก๊าซหรือของเหลว วิธีการขึ้นรูปทั่วไป ได้แก่:

(ก) การปั๊มขึ้นรูป

• การขึ้นรูปด้วยความเร็วสูงโดยใช้แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำ

• เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

• ต้องใช้แม่พิมพ์ที่ทนทานและมีค่าใช้จ่ายสูง

(ข) การขึ้นรูปด้วยลูกกลิ้ง

• เทคนิคการผลิตอย่างต่อเนื่อง

• ใช้สำหรับรูปแบบช่องทางที่ง่ายกว่าหรือแบบตรง

(ค) การกัดด้วยสารเคมี

• การสร้างลวดลายที่แม่นยำผ่านการถ่ายภาพด้วยแสงและการกัดด้วยกรด

• ดีที่สุดสำหรับโครงสร้างที่ซับซ้อนหรือละเอียด

• มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าและเกี่ยวข้องกับการจัดการของเสียจากสารเคมี

(ง) การใช้เลเซอร์หรือการตัดเฉือน EDM

• เทคนิคที่มีความแม่นยำสูงเหมาะสำหรับการวิจัยและพัฒนาหรือการผลิตจำนวนน้อย

• ช่วยให้สามารถสร้างโครงสร้างช่องทางที่ละเอียดและกำหนดเองได้

1.4. การเชื่อม (สำหรับการประกอบ)

แผ่นไทเทเนียมที่มีลวดลายสองแผ่นอาจถูกนำมาประกบกันเพื่อสร้างแผ่นไบโพลาร์ที่ปิดสนิท:

• การเชื่อมด้วยเลเซอร์หรือการเชื่อมแบบแพร่: รับประกันประสิทธิภาพการปิดผนึกสูงและความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

1.5. การเคลือบผิว

ไทเทเนียมมีแนวโน้มที่จะสร้างชั้นออกไซด์ที่ไม่นำไฟฟ้า (TiO₂) ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การเคลือบผิวถูกนำไปใช้เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าและความทนทานต่อการกัดกร่อน

ประเภทการเคลือบทั่วไป:

• สารเคลือบชนิดคาร์บอน: กราฟีน, ท่อนาโนคาร์บอน

• โลหะมีตระกูล: แพลทินัมหรือทองคำ (การนำไฟฟ้าและความทนทานต่อการกัดกร่อนดีเยี่ยม แต่มีราคาแพง)

• เซรามิกนำไฟฟ้า: ไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN), ไนโอเบียมไนไตรด์ (NbN)

1.6. การทดสอบคุณภาพ

• การทดสอบการรั่วไหลของก๊าซ: เพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึก

• การทดสอบการนำไฟฟ้า

• การทดสอบความทนทานต่อการกัดกร่อน

• การตรวจสอบความแม่นยำของมิติ

2. การใช้งานแผ่นไบโพลาร์ไทเทเนียม

แผ่นไบโพลาร์ไทเทเนียมถูกนำมาใช้ในระบบไฟฟ้าเคมีต่างๆ รวมถึง:

2.1. เครื่องแยกน้ำด้วยเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMWE)

• สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดรุนแรงและสภาวะแรงดันไฟฟ้าสูง

• ไทเทเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและความทนทานได้ดีเยี่ยม

2.2. เซลล์เชื้อเพลิง PEM (PEMFC)

• คุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบาและทนทานต่อการกัดกร่อนเหมาะสำหรับการใช้งานแบบพกพา ยานยนต์ และการบินและอวกาศ

2.3. เซลล์อิเล็กโทรไลติก

• ใช้ในการแปรรูปสารเคมี การบำบัดน้ำ และการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว

3. ข้อดีของแผ่นไบโพลาร์ไทเทเนียม

4. ความท้าทาย

ในขณะที่แผ่นไบโพลาร์ไทเทเนียมมีข้อดีหลายประการ ความท้าทายบางประการ ได้แก่:

• ต้นทุนวัสดุสูง: ไทเทเนียมและการเคลือบมีราคาแพง

• ความยากในการประมวลผล: ไทเทเนียมขึ้นรูปและตัดเฉือนได้ยากกว่าเหล็ก

• การนำไฟฟ้าของพื้นผิวต้องได้รับการปรับปรุง: ชั้นออกไซด์ตามธรรมชาติต้องการการบำบัดพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพเพื่อรักษาการนำไฟฟ้า