Indicações técnicas para a utilização de placas bipolares de titânio

Indicações técnicas para a utilização de placas bipolares de titânio

Nome do produto:Placa bipolar
Aplicação:Produção de hidrogénio por eletrólise de água, novas baterias de energia, células de combustível geradoras de hidrogénio
Materiais:Titânio, aço inoxidável, cobre, níquel
Purificação de titânio:990,7%
Grau:GR1 / GR2
Especificações:Customização de acordo com desenhos
Método de processamento:CNC / Gravura

1Processo de produção de placas de titânio bipolares

As placas bipolares de titânio são componentes essenciaisCélulas de combustível PEMeEletrolisadores de água PEMSão responsáveis pela distribuição de gases/líquidos, condução de eletricidade e suporte ao conjunto de electrodos de membrana.

1.1Selecção de matérias-primas

• Materiais: Titânio comercialmente puro (por exemplo, grau 1 ou grau 2) ou ligas de titânio.

• Espessura: Normalmente varia entre 0,1 mm e 1 mm, dependendo da aplicação.

1.2. Pré-tratamento de superfície

• Aquecimento: Elimina as camadas de óxido superficiais e os contaminantes.

• Arborização ou polir mecânico: Melhora a rugosidade da superfície para uma melhor adesão do revestimento.

1.3. Formação de Campo de Fluxo

Os canais de fluxo são projetados para gerenciar o fluxo de gases ou líquidos.

a) Estampagem

• Formação de alta velocidade com matrizes de precisão.

• Adequado para produção em massa.

• Requer moldes duráveis e caros.

b) Formar rolos

• Técnica de produção contínua

• Usado para padrões de canal mais simples ou retos.

(c) Gravura química

• Padrões precisos através de fotolitografia e gravação ácida.

• Melhor para estruturas complexas ou finas.

• Custo mais elevado e envolve a gestão de resíduos químicos.

d) Usinagem a laser ou EDM

• Técnicas de alta precisão adequadas para P&D ou pequenos lotes.

• Permite estruturas de campo de fluxo muito finas e personalizadas.

1.4. Soldadura (para montagem)

Duas folhas de titânio desenhadas podem ser unidas para criar uma placa bipolar selada:

• Soldadura a laser ou ligação por difusão: Garante um elevado desempenho de vedação e integridade estrutural.

1.5Tratamento de revestimento de superfície

O titânio tende a formar uma camada de óxido não condutora (TiO2), o que afeta o desempenho elétrico.

Tipos típicos de revestimento:

• Revestimentos à base de carbonoGrafeno, nanotubos de carbono.

• Metais nobres: Platina ou ouro (excelente condutividade e resistência à corrosão, mas caro).

• Cerâmica condutora: nitruro de titânio (TiN), nitruro de nióbio (NbN).

1.6. Teste de qualidade

• Ensaio de estanqueidade dos gasesPara assegurar a vedação.

• Ensaio de condutividade elétrica

• Ensaios de resistência à corrosão

• Inspecção da precisão dimensional

2Aplicações das placas bipolares de titânio

As placas bipolares de titânio são utilizadas em vários sistemas eletroquímicos, incluindo:

2.1Electrolisadores de água por membrana de troca de prótons (PEMWE)

• Ambiente ácido e condições de alta tensão.

• O titânio oferece excelente resistência à corrosão e durabilidade.

2.2. Células de combustível PEM (PEMFC)

• As propriedades leves e resistentes à corrosão são ideais para aplicações portáteis, automotivas e aeroespaciais.

2.3Células eletrolíticas

• Usado no processamento químico, tratamento de água e produção de hidrogénio verde.

3Vantagens das placas bipolares de titânio

4Desafios

Embora as placas bipolares de titânio tenham muitas vantagens, alguns desafios incluem:

• O alto custo dos materiais: O titânio e os seus revestimentos são caros.

• Dificuldade de processamentoO titânio é mais difícil de formar e de mecanizar do que o aço.

• A condutividade da superfície precisa de otimização: A camada de óxido natural requer um tratamento de superfície eficaz para manter a condutividade.