ในบทความล่าสุด TOPTITECH แนะนำผ้าสักหลาดนิกเกิลว่าเป็นวัสดุที่มีรูพรุนวิกฤตใน-อิเล็กโตรไลเซอร์ที่มีช่องว่างเป็นศูนย์ โดยเน้นที่คุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญ-มีความพรุนสูง โครงสร้างรูพรุนสม่ำเสมอ และความแข็งแรงเชิงกล โดยจะอธิบายว่าคุณสมบัติเหล่านี้จัดการกับความท้าทายหลักของการไหลสอง-เฟสในอิเล็กโทรไลเซอร์ดังกล่าวได้อย่างไร รวมถึงการขนส่งของเหลว-ก๊าซที่แข่งขันได้ ความต้านทานการถ่ายเทมวล และการจัดการความร้อน
จากรากฐานนี้ ส่วนนี้จะเจาะลึกลงไปถึงกลไกเฉพาะที่สักหลาดนิกเกิลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของสอง-เฟส โดยให้รายละเอียดว่าโครงสร้างส่งเสริมการแพร่กระจายของก๊าซ เพิ่มประสิทธิภาพการส่งผ่านของเหลว ปรับสมดุลปฏิกิริยาสองเฟส- และปรับปรุงการจัดการระบายความร้อนอย่างไร นอกจากนี้ ยังสำรวจการใช้งานจริงในเทคโนโลยีอิเล็กโตรไลเซอร์ต่างๆ และมองไปข้างหน้าถึงความก้าวหน้าในอนาคต โดยเน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของ Nickel Felt ในการผลิตไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ
วิธีที่ Nickel Felt เพิ่มประสิทธิภาพการไหลของสอง-เฟส
1. ส่งเสริมการแพร่กระจายของก๊าซ
ผ้าสักหลาดนิกเกิลที่มีความพรุนสูงและรูพรุนสม่ำเสมอทำให้เกิดเส้นทางการแพร่กระจายของก๊าซที่มีความต้านทาน-ต่ำ ในเครื่องอิเล็กโตรไลเซอร์ที่มีช่องว่างเป็นศูนย์- ออกซิเจนและไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นภายในสักหลาดสามารถแพร่กระจายอย่างรวดเร็วไปยังพื้นผิวอิเล็กโทรดผ่านรูพรุน เพื่อป้องกันการกักเก็บก๊าซ การออกแบบนี้เพิ่มประสิทธิภาพการปล่อยก๊าซได้อย่างมาก ลดการครอบคลุมของฟองบนพื้นผิวอิเล็กโทรด และด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มอัตราปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซิส
2. เพิ่มประสิทธิภาพการส่งผ่านของเหลว
โครงสร้างรูพรุนตรง- (การออกแบบรูพรุนสี่เหลี่ยมคางหมู) ของผ้าสักหลาดนิกเกิลช่วยให้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ไหลได้อย่างอิสระภายในอิเล็กโทรด การออกแบบนี้หลีกเลี่ยงเส้นทางคดเคี้ยวที่พบในวัสดุที่มีรูพรุนแบบดั้งเดิม ช่วยลดความต้านทานการส่งผ่านของของเหลว ภายใต้สภาวะช่องว่างเป็นศูนย์- ผ้าสักหลาดนิกเกิลรับประกันการกระจายตัวของอิเล็กโทรไลต์ที่สม่ำเสมอ ป้องกันการแห้งเฉพาะที่ และรักษาสภาพแวดล้อมอิเล็กโทรลิซิสที่เสถียร
3. การปรับสมดุลสอง-การไหลของเฟส
โครงสร้างรูพรุนของผ้าสักหลาดนิกเกิลช่วยปรับสมดุลการไหลของก๊าซและของเหลว ด้วยการควบคุมขนาดรูพรุนและการกระจายอย่างแม่นยำ ผ้าสักหลาดนิกเกิลสามารถควบคุมการผ่านของก๊าซและของเหลว หลีกเลี่ยงการสูญเสียประสิทธิภาพเนื่องจากกระแสการแข่งขัน ตัวอย่างเช่น ภายใต้สภาวะความดันสูง- ผ้าสักหลาดนิกเกิลจะป้องกันการสะสมของก๊าซมากเกินไป ในขณะเดียวกันก็รับประกันการจ่ายอิเล็กโทรไลต์อย่างต่อเนื่อง โดยยังคงรักษาประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลซิส
4. การปรับปรุงการจัดการระบายความร้อน
การนำความร้อนสูงของนิกเกิลสักหลาดช่วยในการกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระแสไฟฟ้า ในการออกแบบช่องว่าง-เป็นศูนย์ ความร้อนมีแนวโน้มที่จะสะสมภายในอิเล็กโทรด แต่โครงสร้างรูพรุนที่สม่ำเสมอของผ้าสักหลาดนิกเกิลส่งเสริมการถ่ายเทความร้อนอย่างรวดเร็ว ป้องกันความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่ ความสามารถในการจัดการระบายความร้อนนี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของอิเล็กโทรดและเพิ่มความเสถียรของระบบโดยรวม
การใช้งานจริงของ Nickel Felt ใน Zero-Gap Electrolyzers
เครื่องอิเล็กโทรไลต์น้ำอัลคาไลน์
ในอิเล็กโทรไลต์น้ำอัลคาไลน์ ผ้าสักหลาดนิกเกิลทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดการแพร่กระจายของก๊าซที่มีรูพรุน โดยเชื่อมต่อโดยตรงกับอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ ความพรุนสูงและโครงสร้างรูพรุนสม่ำเสมอทำให้มั่นใจได้ว่าจะปล่อยออกซิเจนและไฮโดรเจนออกมาอย่างรวดเร็ว ขณะเดียวกันก็รักษาการไหลของอิเล็กโทรไลต์ที่เสถียร ตัวอย่างเช่น ในแบบจำลอง-แบบจำลองอิเล็กโทรไลต์น้ำอัลคาไลน์ที่มีช่องว่างเป็นศูนย์-จำลองของ Comsol นั้น อิเล็กโทรดสักหลาดนิกเกิลถูกนำมาใช้เพื่อปรับการไหลสองเฟส-ให้เหมาะสม ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลซิสได้อย่างมาก
PEM อิเล็กโทรไลเซอร์
แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วเครื่องอิเล็กโตรไลเซอร์ PEM จะใช้เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน แต่สักหลาดนิกเกิลสามารถทำหน้าที่เป็นวัสดุเสริมในการออกแบบบางอย่างเพื่อเพิ่มการแพร่กระจายของก๊าซและการส่งผ่านของเหลว ความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงเชิงกลช่วยให้การทำงานมีเสถียรภาพในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด โดยให้ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพเพิ่มเติมสำหรับอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM
AEM อิเล็กโทรไลเซอร์
ในอิเล็กโทรไลเซอร์แบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนประจุลบ (AEM) ผ้าสักหลาดนิกเกิลทำหน้าที่เป็นชั้นขนส่งที่มีรูพรุน (PTL) ซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับเมมเบรน AEM โครงสร้างช่วยปรับเส้นทางการไหลของก๊าซและของเหลวให้เหมาะสม ลดความต้านทานการถ่ายโอนมวล และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจน ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาการผลิตไฮโดรเจนของ AEM การออกแบบรูพรุน-ของนิกเกิลจะช่วยเพิ่มอัตราการปล่อยก๊าซได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็รักษาการกระจายตัวของอิเล็กโทรไลต์ที่สม่ำเสมอ
แนวโน้มในอนาคตสำหรับ Nickel Felt
ในขณะที่เทคโนโลยีพลังงานไฮโดรเจนยังคงก้าวหน้าต่อไป แนวโน้มการใช้งานของนิกเกิลในอิเล็กโตรไลเซอร์ที่มีช่องว่างเป็นศูนย์-จึงมีมากมาย ในอนาคต การออกแบบสักหลาดนิกเกิลจะได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น เช่น โดยการปรับความพรุนและโครงสร้างรูพรุน เพื่อปรับให้เข้ากับแรงกดดันที่สูงขึ้นและสภาพแวดล้อมอิเล็กโทรลิซิสที่มีความต้องการมากขึ้น นอกจากนี้ การเพิ่ม-การผลิตสักหลาดนิกเกิลจะช่วยลดต้นทุน และผลักดันให้มีการนำนิกเกิลไปใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวขนาดใหญ่
คุณสมบัติเฉพาะตัวของผ้าสักหลาดนิกเกิลทำให้เป็นวัสดุหลักในการบรรลุการไหลแบบสองเฟสอย่างมีประสิทธิภาพ-ในอิเล็กโตรไลเซอร์ที่มีช่องว่างเป็นศูนย์- ด้วยการส่งเสริมการแพร่กระจายของก๊าซ การปรับปรุงการส่งผ่านของเหลว การสร้างสมดุลของการไหลสอง- เฟส และปรับปรุงการจัดการความร้อน นิกเกิลรู้สึกว่าช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรของอิเล็กโทรไลเซอร์ได้อย่างมาก ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ผ้าสักหลาดนิกเกิลจะยังคงมีบทบาทสำคัญในภาคพลังงานไฮโดรเจน ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลก
