ในขณะที่อุตสาหกรรมไฮโดรเจนสีเขียวทั่วโลกก้าวไปสู่การดำเนินงานทางอุตสาหกรรมที่มี-ขนาดใหญ่-ความหนาแน่นในปัจจุบัน-สูง และ-วงจรที่ยาวนาน ความเสถียรและอายุการใช้งานของส่วนประกอบหลักภายในอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM (Proton Exchange Membrane) ได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดต้นทุนการดำเนินงานของโครงการและความน่าเชื่อถือของสแต็ก ในบรรดาส่วนประกอบสิ้นเปลืองและใช้งานได้ทั้งหมด Porous Transport Layer (PTL) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสะสมกระแสแอโนด -การถ่ายเทมวลของเหลว การกำจัดฟองอากาศ และการรองรับเชิงกลของ MEA แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนแบบ Platinized ได้ค่อยๆ เข้ามาแทนที่แผ่นไทเทเนียมเผาผนึกธรรมดาและชั้นการแพร่กระจายที่มีคาร์บอน- กลายเป็นวัสดุ PTL ที่มีความน่าเชื่อถือสูง-กระแสหลักสำหรับเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์น้ำ PEM เชิงพาณิชย์
ข้อจำกัดของ Bare Porous Titanium PTL ในสภาพการทำงานของ PEM Anode
แผ่นไทเทเนียมบริสุทธิ์เผาผนึกมีโครงสร้างรูพรุนที่ควบคุมได้ มีความแข็งแรงเชิงกลสูง และทนทานต่อกรดได้ดีเยี่ยม ทำให้เป็นซับสเตรต PTL ในอุดมคติสำหรับการแยกสลายด้วยไฟฟ้า PEM อย่างไรก็ตาม แอโนด PEM ทำงานภายใต้สภาวะเคมีไฟฟ้าที่รุนแรง รวมถึงศักยภาพของขั้วบวกสูง สภาพแวดล้อมของโปรตอนที่เป็นกรดแก่ และปฏิกิริยาวิวัฒนาการของออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง (OER) ภายใต้การดำเนินการที่มีความหนาแน่นกระแสสูง-ในระยะยาว-ในช่วงตั้งแต่ 1.5 A/cm² ถึง 2.5 A/cm² พื้นผิวไทเทเนียมที่ไม่เคลือบผิวจะสร้างชั้นฟิล์ม TiO₂ ที่หนาแน่นและเป็นฉนวนตามธรรมชาติ
ชั้นออกไซด์นี้ไม่สามารถกำจัดออกได้โดยการทำงานตามปกติหรือการชะล้างด้วยน้ำ มันเพิ่มความต้านทานต่อการสัมผัสระหว่างผิวอย่างต่อเนื่อง ปิดกั้นช่องรูพรุนขนาดเล็ก- ทำลายความสม่ำเสมอของการแพร่กระจายของของเหลว- ของก๊าซ และทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจนลดลง และเร่งประสิทธิภาพการทำงานของสแต็กให้เร็วขึ้น การย่อยสลายด้วยออกซิเดชัน PTL ของไทเทเนียมดิบถือเป็นสิ่งกีดขวางทางเทคนิคที่คงอยู่ซึ่งจำกัดเวลาการทำงานของอิเล็กโตรไลเซอร์ที่ขยายออกไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรงงานผลิตไฮโดรเจนสีเขียวเชิงพาณิชย์ที่ออกแบบมาสำหรับการผลิต-ตลอดเวลา- ไม่หยุดนิ่ง
การเคลือบ Platinized ช่วยแก้ปัญหาการเกิดออกซิเดชันของ PTL และการเสื่อมประสิทธิภาพได้อย่างไร
แพลตตินัมมีความเฉื่อยทางเคมีไฟฟ้าที่เหนือกว่าและมีค่าการนำไฟฟ้าสูง โดยไม่แสดงปฏิกิริยาออกซิเดชัน การละลาย หรือการเกิดทู่ภายใต้สภาวะที่มี-ศักยภาพขั้วบวกสูงและมีออกซิเจน-ของ PEM PTL ไทเทเนียมที่มีรูพรุนชุบแพลตตินัมในอุตสาหกรรมใช้เทคโนโลยีการสะสมแพลตตินัมในระดับที่แม่นยำ ซึ่งสร้างชั้นป้องกันแพลตินัมที่มีการยึดเกาะสูง-อย่างต่อเนื่อง สม่ำเสมอ และครอบคลุมทั้งพื้นผิวด้านนอกและผนังรูพรุนภายในของซับสเตรตไทเทเนียมที่ถูกเผา
โครงสร้างที่ได้รับการปรับเปลี่ยนนี้นำมาซึ่งการปรับปรุงการทำงานหลักสองประการ ขั้นแรก ชั้นแพลตตินัมจะแยกเมทริกซ์ไทเทเนียมออกจากอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรดและสภาพแวดล้อมการทำงานแบบออกซิเดชั่นทางกายภาพ โดยพื้นฐานแล้วจะยับยั้งการก่อตัวของฟิล์มทู่ไทเทเนียมออกไซด์ที่เป็นฉนวน และรักษาความต้านทานต่อพื้นผิวที่ต่ำให้คงที่ตลอดอายุการใช้งานทั้งหมด ประการที่สอง การเคลือบแพลตตินัมมีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาเสริมสำหรับปฏิกิริยาวิวัฒนาการของออกซิเจน เพิ่มประสิทธิภาพคุณลักษณะทางเคมีไฟฟ้าของพื้นผิว และลดการสูญเสียสแต็กโอห์มมิกระหว่างการทำงานที่มีโหลดสูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การเคลือบนี้รับประกันการครอบคลุม-การป้องกันออกซิเดชันอย่างสมบูรณ์โดยไม่ปิดกั้นไมโครรูขุมขน โดยยังคงรักษาความพรุนสูงและก๊าซ-ความสามารถในการซึมผ่านของของเหลวแบบเดิมได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งจำเป็นสำหรับการถ่ายโอนมวลอิเล็กโทรไลซิสอย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อดีการใช้งานหลักในอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM อุตสาหกรรม
1. ความเสถียรต่อการเกิดออกซิเดชัน-ในระยะยาวดีเยี่ยม
แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุน Platinized ต้านทานการเกิดออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้าและการกัดกร่อนของกรดภายใต้สภาพการทำงาน OER อย่างต่อเนื่อง การเร่งอายุของวงจร-ทางอุตสาหกรรมช่วยยืนยันว่าชั้นขนส่งไททาเนียมที่มีรูพรุน-ที่ได้รับการบำบัดด้วยแพลตตินัมสามารถรักษาค่าการนำไฟฟ้าได้คงที่ และสถาปัตยกรรมรูพรุนที่ไม่มีสิ่งกีดขวางโดยสมบูรณ์พร้อมประสิทธิภาพที่ลดลงเล็กน้อย ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการผลิตไฮโดรเจนทางอุตสาหกรรมที่ขยาย-
2. ปรับปรุงประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลซิสและลดการใช้พลังงาน
ด้วยการขจัดการเคลื่อนตัวของความต้านทานอินเทอร์เฟซที่เกิดจากการสร้างทู่ด้วยไทเทเนียม PTL ที่ถูกชุบด้วยทองคำจะรักษาแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ให้คงที่ภายใต้การทำงานที่มีความหนาแน่นกระแสสูง ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าแพลตตินัมที่สม่ำเสมอช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายกระแสที่สม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและโซนปฏิกิริยาที่ไม่มีประสิทธิภาพในท้องถิ่น และลดการใช้พลังงานโดยรวมต่อลูกบาศก์เมตรของไฮโดรเจนสีเขียวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. ขยายอายุการใช้งาน PTL และ Stack
เมื่อเปรียบเทียบกับ PTL ไทเทเนียมเผาผนึกเปลือย ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการดัดแปลงด้วยแพลตตินัม-จะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของส่วนประกอบได้มากกว่า 60% โดยลดความถี่ในการบำรุงรักษาการปิดระบบอิเล็กโตรไลเซอร์ การเปลี่ยนส่วนประกอบหลัก และการยกเครื่องสแต็กได้อย่างมาก ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาที่ครอบคลุมของโครงการไฮโดรเจนสีเขียวเชิงพาณิชย์ได้อย่างมาก
4. ความเข้ากันได้ทางกลและโครงสร้างที่เหนือกว่า
เมทริกซ์ไททาเนียมพื้นฐานให้ความเหนียวเชิงกลที่แข็งแกร่งและความต้านทานแรงอัดที่โดดเด่น ในขณะที่การชุบแพลตตินัมที่ยึดติดอย่างแน่นหนาจะต้านทานการหลุดล่อนและการพังทลายของโครงสร้าง ท่ามกลางการกัดกร่อนเป็นเวลานานจากฟองก๊าซที่กำลังพัฒนาและน้ำในกระบวนการหมุนเวียน เข้ากันได้อย่างลงตัวกับ-สแต็คอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM แรงดันสูงและอุปกรณ์ที่ปรับแต่ง-กระแสไฟฟ้าสูง-ให้มีความหนาแน่นสูง
บทสรุป
การเกิดฟิล์มทู่ของออกซิเดชันของ PTL ไทเทเนียมที่มีรูพรุนแบบดั้งเดิมถือเป็นข้อบกพร่องทางเทคนิคที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในอิเล็กโทรไลซิส PEM ที่มีภาระสูง- การปรับเปลี่ยนการเคลือบแพลตตินัมจะช่วยแก้ปัญหาความชราและความล้มเหลวของซับสเตรตไทเทเนียมภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรงขั้วบวก ด้วยประสิทธิภาพการป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่เสถียร- การนำไฟฟ้าเคมีที่สม่ำเสมอ และข้อได้เปรียบด้านอายุการใช้งานที่ยาวนาน แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนชุบแพลตินัมช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานของอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดต้นทุน-ตลอดวงจรการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว ในขณะที่อุตสาหกรรมการผลิตไฮโดรเจน PEM ยังคงยกระดับไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน PTL ไทเทเนียมที่มีรูพรุนชุบทองคำจะกลายเป็นส่วนประกอบมาตรฐานสากลสำหรับสแต็คอิเล็กโทรไลเซอร์ประสิทธิภาพสูง-
ในปัจจุบัน แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนแบบแพลตินัมเป็นแบบมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กโทรลิซิส PEM เชิงพาณิชย์ระดับไฮเอนด์- มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้าไฮโดรเจนสีเขียวระดับ GW-, สแต็คอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM แรงดันสูง-ทางอุตสาหกรรม,-ระบบการผลิตไฮโดรเจนพลังงานใหม่นอกกริด และแท่นทดสอบ-กระแสไฟฟ้า-ความหนาแน่นสูงในห้องปฏิบัติการ Platinized Titanium PTL เป็นตัวเลือกวัสดุที่ได้รับการพิสูจน์ทางเทคนิคและคุ้มค่าที่สุดสำหรับระบบการผลิตไฮโดรเจนที่ต้องการรันไทม์อย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าที่สม่ำเสมอ และการเสื่อมประสิทธิภาพน้อยที่สุดตลอดอายุการใช้งาน
