Placas de titânio bipolares para eletrolisadores PEM

Nome do Produto:Placa Bipolar

Aplicação:Produção de hidrogênio via eletrólise da água, baterias de nova energia, células de combustível geradoras de hidrogênio
Material:Titânio, Aço Inoxidável, Cobre, Níquel
Pureza do Titânio:99,7%
Grau:GR1 / GR2
Especificação:Personalizado de acordo com desenhos
Método de Processamento:CNC / Gravação

1. Processo de Produção de Placas Bipolares de Titânio

As placas bipolares de titânio são componentes essenciais em células de combustível PEM e eletrolisadores de água PEM. Elas são responsáveis por distribuir gases/líquidos, conduzir eletricidade e suportar o conjunto membrana-eletrodo. O processo de produção envolve várias etapas principais:

1.1. Seleção da Matéria-Prima

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

• Espessura: Normalmente varia de 0,1 mm a 1 mm, dependendo da aplicação.

1.2. Pré-tratamento da Superfície

• Decapagem: Remove camadas de óxido e contaminantes da superfície.

• Jateamento de areia ou Polimento Mecânico: Aumenta a rugosidade da superfície para melhor adesão do revestimento.

1.3. Formação do Campo de Fluxo

Os canais de fluxo são projetados para gerenciar o fluxo de gases ou líquidos. Os métodos comuns de formação incluem:

(a) Estampagem

• Formação em alta velocidade usando matrizes de precisão.

• Adequado para produção em massa.

• Requer moldes duráveis e de alto custo.

(b) Conformação por Rolo

• Técnica de produção contínua.

• Usada para padrões de canal mais simples ou retos.

(c) Gravação Química

• Padrões precisos via fotolitografia e gravação ácida.

• Melhor para estruturas complexas ou finas.

• Custo mais alto e envolve gerenciamento 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. Soldagem (Para Montagem)

Duas chapas de titânio padronizadas podem ser unidas para criar uma placa bipolar selada:

• Soldagem a Laser ou Ligação por Difusão: Garante alto desempenho de vedação e integridade estrutural.

1.5. Tratamento de Revestimento de Superfície

O titânio tende a formar uma camada de óxido não condutora (TiO₂), que afeta o desempenho elétrico. Revestimentos de superfície são aplicados para melhorar a condutividade e a resistência à corrosão.

Tipos de Revestimentos Típicos:

• Revestimentos à base de carbono: Grafeno, nanotubos de carbono.

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

• Cerâmicas Condutoras: Nitreto de titânio (TiN), nitreto de nióbio (NbN).

1.6. Teste de Qualidade

• Teste de Estanqueidade: Para garantir a vedação.

• Teste de Condutividade Elétrica

• Teste de Resistência à Corrosão

• Inspeção de Precisão Dimensional

2. Aplicações de Placas Bipolares de Titânio

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

2.1. Eletrolisadores de Membrana de Troca de Prótons (PEMWE)

• Ambiente ácido agressivo e condições de alta voltagem.

• O titânio oferece excelente resistência à corrosão e durabilidade.

2.2. Células de Combustível PEM (PEMFC)

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

2.3. Células Eletrolíticas

• Usadas em processamento químico, tratamento de água e produção de hidrogênio verde.

3. Vantagens das Placas Bipolares de Titânio

4. Desafios

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

• Alto Custo do Material: O titânio e seus revestimentos são caros.

• Dificuldade de Processamento: O titânio é mais difícil de formar e usinar do que o aço.

• A Condutividade da Superfície Precisa de Otimização: A camada de óxido natural requer tratamento de superfície eficaz para manter a condutividade.