Titanium Felt วัสดุที่มีรูพรุนนำไฟฟ้าสูงและทนต่อการกัดกร่อนได้กลายเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในระบบอิเล็กโทรไลเซอร์ที่ทันสมัยมันมีบทบาทสำคัญในการเปิดใช้งานการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวที่ปรับขนาดได้ ในขณะที่อุตสาหกรรมเปลี่ยนไปสู่การแก้ปัญหาพลังงานสีเขียวเช่นการผลิตไฮโดรเจนความต้องการวัสดุอิเล็กโทรไลเซอร์ที่ทนทานและมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นทำให้มันสำคัญมากที่จะเข้าใจบทบาทของไทเทเนียมรู้สึกในอิเล็กโทรไลเซอร์
หลักการพื้นฐานของไทเทเนียมรู้สึกในอิเล็กโทรไลเซอร์
อิเล็กโทรไลเซอร์ใช้กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าเพื่อแยกน้ำ (H2O) ออกเป็นไฮโดรเจน (H₂) และออกซิเจน (O₂) Titanium Felt ทำหน้าที่เป็นชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ (GDL) หรือสารตั้งต้นอิเล็กโทรดเนื่องจากคุณสมบัติที่ไม่ซ้ำกัน:
โครงสร้างที่มีรูพรุน
เครือข่ายของเส้นใยที่เชื่อมต่อถึงกันของ Titanium Felt สร้างเส้นทางพื้นที่ผิวสูงสำหรับ:
การแพร่กระจายของก๊าซ : การขนส่งH₂และO₂อย่างมีประสิทธิภาพอยู่ห่างจากไซต์ปฏิกิริยา
การซึมผ่านของเหลว: การกระจายตัวของอิเล็กโทรไลต์ (เช่น KOH ในระบบอัลคาไลน์) หรือน้ำ (ในระบบ PEM)
โครงสร้างนี้ป้องกันฟองก๊าซจากการอุดตันอิเล็กโทรดทำให้มั่นใจได้ว่าปฏิกิริยาที่ไม่หยุดชะงัก
การนำไฟฟ้า
การขนส่งอิเล็กตรอนอย่างรวดเร็วระหว่างเลเยอร์ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวสะสมในปัจจุบันนั้นเกิดขึ้นได้จากความต้านทานต่ำของไทเทเนียม
สิ่งนี้จะช่วยลดการสูญเสียพลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพของอิเล็กโทรไลเซอร์
ความเสถียรทางเคมีไฟฟ้า
ไทเทเนียมก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟ (TIO₂) ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนปกป้องจากการย่อยสลายใน:
Electrolyzers PEM ที่เป็นกรด
อิเล็กโทรไลซ์อัลคาไลน์
อิเล็กโทรไลเซอร์ออกไซด์ของแข็งอุณหภูมิสูง
การสนับสนุนตัวเร่งปฏิกิริยา
พื้นผิวที่ขรุขระของ Titanium Felt จัดเตรียมไซต์สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่นอิริเดียม, แพลตตินัม)
เพิ่มการใช้ประโยชน์จากตัวเร่งปฏิกิริยาและอายุยืนโดยการป้องกันการหลุดออกระหว่างการวิวัฒนาการของก๊าซ
บทบาทการทำงานที่สำคัญของไทเทเนียมรู้สึก
1. ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ (GDL)
ใน proton Exchange Membrane (PEM) Electrolyzers, ไทเทเนียมรู้สึกว่าทำหน้าที่เป็น GDL ซึ่งอยู่ระหว่างเมมเบรนที่เคลือบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา (CCM) และแผ่นสองขั้ว บทบาทของมันรวมถึง:
การขนส่งก๊าซ : กำกับH₂ (แคโทด) และO₂ (ขั้วบวก) ห่างจากตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อป้องกันการปิดกั้นไซต์ที่ใช้งานอยู่
การจัดการน้ำ : อนุญาตให้น้ำไปถึงชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการแยกอย่างต่อเนื่องในขณะที่ขับออกส่วนเกินเพื่อหลีกเลี่ยงน้ำท่วม
2. พื้นผิวอิเล็กโทรด
ใน alkaline และ PEM Systems, Titanium Felt ทำหน้าที่เป็นกระดูกสันหลังสำหรับอิเล็กโทรด:
การกระจายปัจจุบัน : กระจายกระแสไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาป้องกันฮอตสปอต
การสนับสนุนเชิงกล: รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้สภาวะแรงดันสูง (เช่น 30–70 บาร์ในระบบ PEM)
3. สิ่งกีดขวางที่ทนต่อการกัดกร่อน
ใน Chlor-alkali electrolyzers (ผลิตคลอรีนและ NaOH), ไทเทเนียมรู้สึกทนได้:
สภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยคลอรีนที่ขั้วบวก
โซดากัดกร่อน (NaOH) ที่แคโทด
สิ่งนี้จะช่วยลดการย่อยสลายของวัสดุที่เห็นในเหล็กหรือนิกเกิลแบบดั้งเดิม
4. การจัดการความร้อน
ค่าการนำความร้อนสูงของไทเทเนียมช่วยในการกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างการทำงานที่มีความหนาแน่นสูง
ป้องกันความร้อนสูงเกินไปซึ่งสามารถแปรปรวนส่วนประกอบหรือลดกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยา
