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在眾多的金屬材料中，鈦和鈦合金具有低密度、高強(qiáng)度、耐腐蝕等特點(diǎn)，今天就一起來(lái)整理下它在PEM電解槽上的應(yīng)用，主要用于雙極板和氣體擴(kuò)散層。
電解水制氫分類(lèi)及組件，圖源自瑞麟科技
PEM電解槽是眾多制氫技術(shù)的一種，采用聚氟磺酸膜做質(zhì)子交換膜，以純水為反應(yīng)物，具有產(chǎn)氫純度高、結(jié)構(gòu)及工藝簡(jiǎn)單、安全性高等特點(diǎn)，同時(shí)更適應(yīng)快速變化的可再生能源電力輸入，從而備受行業(yè)青睞。
因?yàn)椴捎萌撬幔≒FSA）膜，導(dǎo)致PEM電解槽的工作環(huán)境偏酸性，再加上陽(yáng)極側(cè)的高電壓和氧氣釋放形成了惡劣的氧化環(huán)境，所以PEM電解槽的雙極板、氣體擴(kuò)散層等結(jié)構(gòu)需要具備耐腐蝕的性能，可選材料有石墨、不銹鋼、鈦等，各有優(yōu)劣，而鈦的綜合性能更優(yōu)一些。
1.鈦氣體擴(kuò)散層
即使在酸性和高陽(yáng)極電位下，鈦也是腐蝕性最小的材料，并且相對(duì)容易形成各種類(lèi)型的多孔介質(zhì)。因此，鈦網(wǎng)/氈/泡沫/燒結(jié)粉末可用作PEMWE陽(yáng)極的GDL。
以鈦氈為例，其生產(chǎn)工藝流程為：挑選優(yōu)質(zhì)海綿鈦——根據(jù)鈦氈金屬含量要求定制工藝制成鈦晶體——鍛造成所需形狀——鈦板機(jī)加工成鈦纖維——鈦纖維進(jìn)行鋪制——高溫?zé)Y(jié)制得多孔鈦氈。
鈦氈氣體擴(kuò)散層，浙江玖昱
2.鈦雙極板
與石墨相比，鈦具有優(yōu)異的耐蝕性、低的初始電阻率、良好的機(jī)械強(qiáng)度和輕的重量，是目前PEMWE的最佳板材材料，通常會(huì)在鈦表面鍍有貴金屬或鉑族金屬，以滿(mǎn)足高壓和氧化環(huán)境下的耐用性和性能要求。
鈦雙極板可以鍍金或鍍鉑，可以降低內(nèi)阻，提高耐腐蝕性，鍍膜方法有物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）、水熱法等。
PEM鈦極板，金益泉
以上就是鈦金屬在PEM電解槽上的應(yīng)用整理，總得來(lái)說(shuō)鈦的綜合性能優(yōu)異，可以被應(yīng)用于PEM電解槽的氣體擴(kuò)散層和雙極板，為了提高耐腐蝕要求，通常還鍍上貴金屬，結(jié)果進(jìn)一步提升了電解槽的制造成本，如何從材料、工藝方面降本增效成為當(dāng)下企業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氫科技網(wǎng)）：鈦金屬在PEM電解槽上的應(yīng)用簡(jiǎn)析
