Proizvodnja REH ima povečano potrebo po zanesljivi opremi za vodno elektrolizo PEM. Učinkovitost sistema zahteva transportne plasti iz poroznega titana. Električna prevodnost vpliva na proizvodnjo vodika in izrabo energije v skladu elektrolizatorja. NAVI Titanium je to ugotovil sintran kovinski prah ravni kisika vplivajo na porozno strukturo, električni upor in vzdržljivost.
Kisik{0}}izolacijske titanove matrice. Intersticijski kisikovi atomi titanove mreže poslabšajo razporeditev kovinskih atomov in mobilnost elektronov. To je še posebej težavno pri poroznih ogrodjih filtrov s kontaktnimi mesti sintranih delcev, ki zagotavljajo naravne odpornostne ovire. Koncentracijo kisika v osnovnem prahu je mogoče znižati, da preprosto povečate prevodnost.
Izdelava delov elektrolizerja zahteva specifikacije materiala. Običajni sistemi PEM delujejo v pogojih kislega, visoke-temperature, neprekinjenega{2}}toka. Trdna membrana,-ki podpira filter iz sintrane porozne kovine, mora prevajati elektriko ter premikati vodo in pline. Titanov prah z nizko vsebnostjo-kisika se spopada s tem protislovjem.
Sintran kovinski prah
1.Specifikacija
Ime izdelka: Sintrani kovinski prah
Notranja koda: NAVI-2-002
Znamka: NAVI Titanium®
Splošne oblike: okrogel, disk, list, cev, okrogel, palica, pokrovček ali prilagoditev
Surovine:
(1) Titan --- čisti prah razreda 0A
(2) Nerjaveče jeklo---/SS304/SS316/SS316L itd.
(3) Nikelj --- zlitine na osnovi niklja/MONEL/INCONEL/Hastelloy (C22/C276)
(4) Bron --- čisti prah razreda 0A
Napredna področja NAVI: PEM, polprevodniki in elektronika, farmacevtski izdelki itd.
2. Vodnik za nakup
(1) Postopek
NAVI Titanium (od leta 2008) lahko obdeluje po vaših načrtih
(2) Vzorec
Učinkovito, ekonomično, kakovostno
Vzemite le osnovne stroške kalupov za izdelek po meri, sintranje skupaj za naročila vzorcev, nič nekvalificiranih
(3) Tehnološka podpora
Profesionalna storitev-za-ena, dobrodošli, da nas kontaktirate
Kako sintran kovinski prah z nizko vsebnostjo{0}}kisika izboljša prevodnost PEM?
Titan sam tvori neaktivno oksidno plast, ko je izpostavljen zraku. Titan je zaradi te zaščitne lastnosti odličen pri odpornosti proti koroziji, vendar otežuje postopke praškaste metalurgije. Ko je v titanovem prahu veliko kisika, oksidni filmi, ki nastanejo med delci, tam ostanejo tudi po sintranju prahu. Ti filmi delujejo kot izolatorji na mejah zrn. Zaradi teh zelo majhnih oksidnih območij je potrebno, da se elektroni prebijejo skozi ali zaobidejo te težave, kar močno poveča električni upor.
Raziskovalci so ugotovili, da prevodnost titanovega prahu z različnimi količinami kisika kaže merljive razlike. Kadar ima prah manj kot 0,15 % kisika glede na maso, redno ustvarja strukture, ki so kombinirane z 25–40 % manj električnega upora kot materiali, ki imajo več kot 0,25 % kisika. Povečanje je še bolj opazno pri poroznih strukturah, kjer mora tok iti skozi veliko točk, kjer se delci dotikajo drug drugega. Poseben fini titanov prah z nizko vsebnostjo-kisika NAVI Titanium ohranja ravni kisika precej pod ravnmi, ki jih zahteva industrija. To omogoča izdelavo visoko prevodnih poroznih ogrodij.
Kakovost metalurškega lepljenja v sistemih z malo{0}}kisika
Za izdelavo močnih kovinskih vezi med kosi prahu, ki so blizu drug drugemu, postopek sintranja uporablja difuzijske mehanizme. Količina kisika ima velik vpliv na hitrost difuzije. Ker površinski oksidi ustavijo difuzijo, so potrebne višje temperature sintranja ali daljši časi obdelave, da se doseže enaka raven trdnosti vezi. Med termičnim ciklom prašek z malo-kisikom omogoča atomom lažje premikanje po površinah delcev. Tako je stik med zrni čistejši in tesnejši.
Ta boljša kakovost lepljenja neposredno vodi do boljših električnih poti. Čisti kovinski-kon-kovinski stiki omogočajo premikanje elektronov z majhnim uporom, vendar-napolnjene površine z oksidom dodajo kontaktni upor. Če seštejete učinke na tisoče stičišč delcev znotraj strukture poroznega kovinskega filtra, so velike razlike v zmogljivosti. Ko se sintrani deli z nizko vsebnostjo-kisika uporabljajo za izdelavo elektrolizatorjev, potrebujejo veliko manj energije, da dosežejo ciljno trenutno raven.
Izguba prevodnosti v življenjski dobi delovanja je velika skrb za podjetja, ki izdelujejo elektrolizerje. Čeprav se nekaj uporablja, oksidacijski procesi še vedno potekajo počasi, predvsem pri visokih temperaturah in ob prisotnosti mokre. Če začnete z manj kisika v zraku, imate več časa, da se izognete težavam, preden stopnja oksidacije postane previsoka in preneha delovati pravilno. Ko se materiali začnejo z ravnmi kisika blizu nasičenosti, ne prenesejo veliko več oksidacije, ne da bi pri tem izgubili veliko svoje prevodnosti.
Pri NAVI Titanium testni protokoli simulirajo dolgoročne-delovne pogoje za potrditev učinkovitosti materialov. Pri testiranju v simuliranih okoljih elektrolizerja na tisoče ur nizka-kisikasintran kovinski prah formulacije vedno kažejo boljšo ohranitev električnih lastnosti. Ta prednost v vzdržljivosti zmanjša potrebe po popravilih in podaljša čas med servisnimi intervali za opremo, kar lastnikom sistema prihrani pravi denar.
Sintran kovinski prah z nizko- vsebnostjo kisika za stabilna prevodna ogrodja filtrov
Kako enakomerno tok teče po površini elektrode, neposredno vpliva na to, kako dobro deluje elektrolizator in kako dolgo trajajo deli. Ko tok neenakomerno teče skozi membrano, tvori vroče točke, pospeši razgradnjo in zmanjša njeno uporabno aktivno površino. Porozna plast titana kot razdelilnik toka zagotavlja, da električna energija enakomerno teče po površini membrane, prevlečeni s-katalizatorjem. Spremembe v lokalni prevodnosti v tej plasti takoj povzročijo težave s tokom toka.
Sintrirani filtrirni elementi z nizko vsebnostjo{0}}kisika naredijo električne lastnosti celotne strukture bolj enotne. Ko ima osnovni prah enako količino kisika, se sintri vsakič na enak način in ima enake lastnosti po obdelavi. Ta raven pravilnosti odpravlja šibke točke, kjer lahko tokovi lažje tečejo, ali območja z visokim-uporom, zaradi katerih se tokovi premikajo. Rezultat je uravnotežen tok toka, ki kar najbolje izkoristi katalizator in čim bolj zmanjša koncentracijo napetosti.
Joulsko segrevanje se zgodi, ko električni tok teče skozi materiale, ki so odporni. Pri materialih, ki zelo dobro prevajajo elektriko, ima segrevanje majhen učinek. Vendar lahko spremembe v lokalnem uporu povzročijo toplotne gradiente, ki povzročajo mehanske obremenitve. Toplotna obremenitev lahko povzroči, da porozne strukture lažje počijo kot druge vrste, ker nimajo veliko načinov za izhod iz stresa. Razpoke, ki nastanejo pravokotno na tok toka, močno povečajo lokalni upor, kar povzroči mehanizem odpovedi, ki gradi sam na sebi.
Ko se titanov prah z nizko vsebnostjo-kisika segreje, tvori oblike, ki bolje prevajajo elektriko in imajo boljše mehanske lastnosti. V primerjavi z možnostmi z visoko-kisikom je nova kovinska vez močnejša in jo je težje zlomiti. Ko združimo električno in mehansko zmogljivost, so izdelani močni okvirji, ki lahko prenesejo težke delovne pogoje znotraj elektrolizatorjev PEM. Toplotni cikli in cikli mehanskega stiskanja ne povzročajo mikrorazpok v komponentah, ki bi sicer vplivale na njihovo električno zmogljivost.
Združljivost s sodobnimi tehnologijami premazov
Porozna titanova osnova je obdelana z naprednimi sistemi PEM, ki uporabljajo kompleksen katalizator in zaščitne plasti. Te metode premazovanja večinoma uporabljajo plazmo, elektrokemično nanašanje ali toplotno obdelavo. Material, ki tvori osnovo, mora med temi sekundarnimi procesi ohraniti svojo obliko in lastnosti površine. Med nanosom prevleke lahko materiali z visoko-kisikovo vsebnostjo doživijo večjo oksidacijo, kar lahko spremeni površinsko kemijo in morda poslabša oprijem ali poveča odpornost na površini.
Kovinski filtrirni substrati, ki so bili sintrani z nizko vsebnostjo kisika, zagotavljajo stabilno podlago za nanašanje premaza. Manjša nagnjenost k rjavenju ohranja površinske lastnosti tudi po korakih obdelave, kar zagotavlja, da kakovost premaza ostane enaka. Visoka prevodnost osnovnega materiala prav tako olajša elektrokemične postopke nanašanja premazov, ki zahtevajo enakomerno porazdelitev toka, da se zagotovi enaka usedlina po vsem. Ta ujemajoča se prednost pospeši proizvodni proces in poveča stopnjo izkoristka za pokrite dele.
Kontrola kisika iz sintranega kovinskega prahu za učinkovit prenos toka PEM
Za pridobitev titanovega prahu z nizko vsebnostjo kisika so potrebne posebne proizvodne metode. Tipične metode za izdelavo prahu izpostavljajo material pogojem v zraku, kjer pride do hitre oksidacije. Potreben je skrben procesni inženiring, da preprečimo nabiranje kisika med atomizacijo, rokovanjem in shranjevanjem. NAVI Titanium uporablja napredne metode proizvodnje prahu, ki ohranjajo stik s kisikom na minimumu skozi celoten proizvodni proces. To pomeni, da kupci, ki izdelujejo komponente elektrolizatorja, vedno dobijo prah z nizko vsebnostjo kisika.
Lastnosti končne komponente temeljijo na vsebnosti kisika in porazdelitvi velikostisintran kovinski prahdelci. Zaradi velikega razmerja-in-prostornine finih delcev so bolj nagnjeni k oksidaciji, vendar imajo tudi veliko površine za sintranje. Če želite najti najboljše ravnovesje med izbiro velikosti delcev in metodami nadzora kisika, morate vedeti veliko o osnovah prašne metalurgije. Prilagojene specifikacije prahu upoštevajo pogoje sintranja in želene strukture por za vsako opravilo.
Temeljito testiranje postopka zagotavlja, da serije prahu izpolnjujejo stroge zahteve. Uporaba fuzije nevtralnega plina za analizo kisika daje natančen odčitek skupne ravni kisika, ki vključuje površinski oksid in raztopljen intersticijski kisik. Dosledne ravni kisika od serije do serije omogočajo predvidljivo vedenje sintranja in ponovljive lastnosti komponent, ki so pomembne za izdelavo elektroliznih sistemov v večjem obsegu.
Kako nizko{0}}kisik titanov sintran kovinski prah podpira porozne prevodne strukture
Porozne prevodne strukture v sistemih PEM morajo narediti veliko stvari hkrati: mehansko podpreti membrano, enakomerno porazdeliti električni tok, pustiti vodo, da teče do reakcijskih mest, in odstraniti plinske produkte. Zaradi teh različnih potreb je treba velikost luknje, odstotek poroznosti in kakovost materiala skrbno optimizirati. Titanov prah z nizko- vsebnostjo kisika vam daje svobodo iskanja najboljših kombinacij teh lastnosti.
Ko prah-z nizko vsebnostjo kisika segrejemo, se sintra drugače kot običajni materiali, kar pomaga pri oblikovanju votlih struktur. Boljša kinetika difuzije omogoča, da se stvari zlepijo pri nižjih temperaturah ali v krajšem času, kar vam daje večji nadzor nad procesom. Ta nadzor vam omogoča izdelavo gradientnih struktur, kjer se velikost por stalno spreminja, ko greste skozi material. To izboljša mehansko podporo in transportne lastnosti. Ker so delovna okna manjša za visoko-kisik v prahu, bi bilo težko ali nemogoče dobiti oblike preliva, kot je ta, ki dobro deluje.
Podjetja, ki izdelujejo dele, cenijo enotnost, ki jo zagotavlja nizko{0}}kisikov prašek. Manjše razlike v odzivu sintranja od serije do serije pomenijo, da je mogoče natančneje nadzorovati lastnosti končnega dela. Ker sistemi elektrolizatorjev postajajo večji in se jih izdeluje več, postaja ta zanesljivost izdelave vedno bolj pomembna. NAVI Titanium je namenjen ohranjanju dosledne kakovosti prahu, kar strankam pomaga doseči dosledne in ponovljive rezultate njihove proizvodnje.
Izbira sintranega kovinskega prahu z nizko vsebnostjo-kisika za visoko{1}}zmogljive filtre PEM
Za izbiro pravih lastnosti prahu je potrebno razumevanje posebnih potreb vsake aplikacije. Elektrolizatorji PEM lahko delujejo pri različnih gostotah toka, tlakih in temperaturah, odvisno od tega, kako so zgrajeni in za kaj se uporabljajo. Ekstremne gostote toka bolj obremenjujejo prevodnost in mehansko trdnost delov v visoko-zmogljivih sistemih. Na splošno lahko industrijski sistemi poskušajo obdržati visoke ravni zmogljivosti in hkrati zmanjšati stroške.
Za težka dela je najboljši material za-titanov prah visoke čistosti z malo zraka. Najvišja stopnja prevodnosti in odpornosti proti rji je dosežena, ko je vsebnost kisika manjša od 0,12 % in drugi elementi niso prisotni v velikih količinah. Te specifikacije dobro delujejo pri sistemih z velikim tokom, saj napetostna učinkovitost neposredno vpliva na stroške poslovanja. Dodaten denar, porabljen za materiale, se obrestuje z boljšim delovanjem sistema in daljšo življenjsko dobo komponent.
Za uporabo, ki ni tako zahtevna, so na voljo cenejše različice v prahu. Možno je znižati stroške materialov, medtem ko je še vedno dobro delovanje za sisteme z nižjimi tokovnimi gostotami z rahljanjem pravil o kisiku ali dodajanjem legirnih elementov. NAVI Titanium sodeluje s strankami pri iskanju najboljšega ravnovesja med materialnimi standardi in potrebami uporabe. To zagotavlja, da so cene delov v skladu s tem, kar morajo narediti.
Postopki testiranja in odobritve zagotavljajo, da materiali dobro delujejo v določenih situacijah. Električna upornost izpolnjuje cilje načrtovanja, kot so pokazali preskusi prevodnosti na reprezentativnih sintranih vzorcih. Karakterizacija poroznosti zagotavlja, da širjenje velikosti por in skupni odstotek poroznosti ostaneta v določenih mejah. Mehansko testiranje dokazuje, da sta trdnost in dolgoživost dovolj dobri. Ta temeljit pristop k validaciji vam daje zaupanje, da bodo specifikacije prahu, ki jih izberete, izpolnile potrebe po zmogljivosti vaše komponente.
Zaključek
Električna prevodnost poroznih delov iz titana ima velik vpliv na to, kako dobro in kako učinkovito deluje elektrolizator PEM. Izkazalo se je, da je količina kisika v bazisintran kovinski prahje zelo pomemben dejavnik, ki vpliva tako na začetno prevodnost kot na dolgoročno-stabilnost. Z mešanicami prahu z nizko vsebnostjo-kisika je mogoče izdelati zelo prevodne porozne okvire, ki enakomerno širijo tok, dobro delujejo v težkih pogojih in dobro delujejo dolgo časa.
Izbira materialov za uporabo ima-dolgotrajne učinke na stroške sistemov elektrolizatorjev. Ko se za izdelavo delov uporablja optimiziran prašek z nizko-kisikom, se napetostna učinkovitost, zanesljivost delovanja in življenjska doba izboljšajo na merljive načine. V mnogih desetletjih, ko se običajno uporabljajo industrijski obrati za proizvodnjo vodika, te prednosti dodajo veliko vrednost, ki daleč odtehta morebitne razlike v prvotnih stroških materiala.
pogosta vprašanja
1. Kakšno raven vsebnosti kisika naj določim za komponente filtra elektrolizatorja PEM?
+
-
Pri visoko-zmogljivih uporabah PEM je razumni cilj raven kisika manj kot 0,15 % teže. Kadar je pomembna največja prevodnost, so za vrhunske sisteme boljši standardi pod 0,12 %. Najboljši standard je odvisen od delovnih pogojev in gostote toka, ki jo želite doseči. Za vaše specifične aplikacije NAVI Titanium ponuja tehnične nasvete, ki vam pomagajo najti najboljšo specifikacijo kisika.
2. Kako nizko-kisikov prah vpliva na parametre procesa sintranja?
+
-
Titanov prah z nizko vsebnostjo-kisika se običajno sintri nekoliko hladnejši od običajnega prahu, ker je na mejah delcev manj učinkov oksidne pregrade. Ta funkcija naredi postopek bolj prilagodljiv in vam omogoča boljši nadzor nad končno strukturo por. Da preprečite nabiranje kisika med toplotno obdelavo, je treba skrbno upravljati atmosfero sintranja. Z nekaj majhnimi spremembami, ki vam jih lahko pomagamo narediti, bi morala vaša trenutna oprema za sintranje vzdrževati nizko-kisikov prah.
3. Ali lahko sintran kovinski prah z nizko vsebnostjo kisika zmanjša moje skupne stroške sistema elektrolizatorja?
+
-
Materiali z malo{0}}kisika bolje prevajajo elektriko, zato potrebujejo manj napetosti, da dosežejo ciljno gostoto toka. To pomeni, da med delovanjem porabijo manj energije. Boljša življenjska doba pomeni, da delov ni treba tako pogosto menjati, kar zniža stroške vzdrževanja. V prvih nekaj letih uporabe metode ti operativni prihranki običajno odtehtajo morebitne velike razlike v stroških. Ocene skupnih stroškov lastništva vedno kažejo, da so materiali z nizko-kisikom boljši za sisteme, ki naj bi trajali dlje v industrijski proizvodnji vodika.
Partner z NAVI Titanium za vrhunske rešitve sintranega kovinskega prahu
V podjetju NAVI Titanium smo vam pripravljeni pomagati razviti dele elektrolizatorja PEM, tako da vam ponudimo najboljše formulacije sintranega kovinskega prahu, izdelane samo za uporabo vodikove energije. Naš ultra-čist titanov prah z nizko vsebnostjo-kisika daje vašim sodobnim sistemom odlično prevodnost in strukturno podporo, ki jo potrebujejo. S prilagodljivo porazdelitvijo velikosti delcev, kakovostjo, ki ostaja enaka od serije do serije, in popolno podporo strokovnjakov nudimo izdelovalcem orodja, ki jih potrebujejo za izboljšanje učinkovitosti in večjo prilagodljivost proizvodnje. Kot zanesljiv dobaviteljsintran kovinski prah, sodelujemo z vami, da pospešimo vašo pot do vodilnega položaja na trgu tehnologije zelenega vodika z uporabo našega znanja o materialih in osredotočanjem na zadovoljstvo strank.
Ali ste pripravljeni izboljšati delovanje vašega PEM sistema? Pošljite e-pošto naši strokovni ekipi nasales@navititanium.comprav zdaj, da se pogovorite o svojih edinstvenih potrebah po prahu in ugotovite, kako lahko napredni materiali NAVI Titanium dvignejo zmogljivost delov vašega elektrolizatorja na višjo raven.
Reference
1. Grigoriev, SA, et al. "Optimizacija poroznih tokovnih zbiralnikov za PEM vodne elektrolizerje." International Journal of Hydrogen Energy, vol. 44, št. 17, 2019, pp. 8451-8459.
2. Lettenmeier, P., et al. "Celovita raziskava novih poroznih transportnih plasti za PEM elektrolizo." Journal of The Electrochemical Society, vol. 164, št. 11, 2017, str. F3119-F3131.
3. Schuler, T., et al. "Hierarhično strukturirane porozne transportne plasti za vodno elektrolizo polimernega elektrolita." Advanced Energy Materials, vol. 10, št. 2, 2020, članek 1903216.
4. German, RM "Teorija in praksa sintranja." Wiley-Interscience, 1996, str. 345-382.
5. Ito, H., et al. "Vpliv vsebnosti kisika na električno upornost in mehanske lastnosti sintranih titanovih kompaktov." Materiali Transakcije, vol. 57, št. 5, 2016, str. 754-760.
6. Carmo, M., et al. "Celovit pregled vodne elektrolize PEM." International Journal of Hydrogen Energy, vol. 38, št. 12, 2013, pp. 4901-4934.
