Bahan Sel Bahan Api: Cara Menentukan Bahan Suapan Titanium, Nikel dan Tembaga
Program sel bahan api jarang gagal kerana elemen yang salah telah dipilih. Ia gagal kerana unsur yang betul tiba dengan kandungan oksigen yang salah, taburan saiz zarah yang salah atau keadaan permukaan yang salah. Itulah bahagian yang janggal dalam mendapatkan bahan sel bahan api: lukisan itu menyatakan "titanium" atau "nikel," tetapi garis yang menentukan sama ada timbunan bertahan 8,000 jam atau 3,000 terletak dua baris di bawah spesifikasi, dalam had interstisial, saiz butiran dan laluan lebur.
Peraturan praktikal adalah pendek: pilih bahan dengan mekanisme degradasi dahulu, kemudian dengan faktor bentuk, kemudian dengan gred ketulenan. Segala-galanya, termasuk jenama dan harga, adalah pemecah seri.
Jawapan Ringkas: Bahan Sel Bahan Api Dipilih mengikut Mod Kegagalan
Susunan membran elektrolit polimer dan sel bahan api oksida pepejal diambil dari katalog logam yang sama untuk sebab yang bertentangan. Tindanan PEM berjalan sejuk, biasanya 60 hingga 90 darjah Celsius, dan basah, jadi ancamannya ialah kakisan plat, keracunan membran oleh ion logam terlarut dan rintangan sentuhan yang meningkat pada antara muka lapisan resapan plat ke gas. SOFC berjalan pada 600 hingga 900 darjah Celsius, di mana ancamannya ialah pengoksidaan saling bersambung, pemeruapan kromium dan ketidakpadanan pengembangan haba antara logam, elektrolit dan elektrod.
Perbezaan tunggal itu menerangkan kebanyakan senarai pendek bahan:
- Plat bipolar PEMFC: komposit grafit, keluli tahan karat bersalut atau titanium di mana jisim rendah dan rintangan kakisan kedua-duanya penting.
- SOFC saling bersambung: keluli tahan karat ferit dengan salutan pelindung, dan di belakangnya niobium dan tantalum untuk perkakasan yang mesti bertahan dengan tugas terma dan kimia yang lebih keras.
- Elektrod dan lapisan pemangkin: logam kumpulan platinum dalam PEM, nikel dalam anod cermet nikel-YSZ SOFC.
- Pengumpulan dan keseimbangan semasa tumbuhan: tembaga bebas oksigen dan perkakasan nikel ketulenan tinggi.
Membeli gred yang lebih tinggi "hanya untuk selamat" biasanya tidak membeli apa-apa kecuali masa pendahuluan yang lebih lama dan risiko pencemaran interstisial yang lebih besar, kerana bahan yang lebih ditentukan selalunya dihasilkan dalam haba yang lebih kecil dan kurang terkawal.
Tempat Logam Ketulenan Tinggi Sebenarnya Masuk ke dalam Timbunan
Tiga kawasan menyumbang majoriti besar logam yang digunakan dalam sistem sel bahan api.
Plat Bipolar dan Saling Bersambung
Dalam timbunan PEM, satu plat setiap sel yang didarabkan dengan ratusan sel ialah item baris bahan tunggal terbesar. Plat titanium yang dicop selalunya setebal 0.075 hingga 0.15 mm, yang menjadikan saiz bijian dan kandungan oksigen bukan sahaja akademik. Oksigen yang lebih tinggi meningkatkan tekanan aliran, menjadikan pengecapan tolok nipis mudah retak, dan boleh menolak rintangan sentuhan ke atas. Gred 1 dan Gred 2 titanium mendominasi di sini, dengan Ti-6Al-4V ELI di mana kekuatan yang lebih tinggi diperlukan. Kerataan dan kemasan permukaan penting seperti kimia, kerana tiada salutan boleh menyembunyikan gelombang tepi 50 mikron.
Nikel dalam Anod dan Lapisan Pemangkin
Dalam anod cermet nikel-YSZ, nikel bukan pelakon sokongan. Pengagihan saiz zarah mengawal rangkaian perkolasi yang membawa elektron dan memangkinkan pengoksidaan bahan api, jadi kumpulan berpusat pada 3 mikron berkelakuan sangat berbeza daripada satu berpusat pada 10 mikron. Kandungan sulfur dan karbon penting kerana kedua-duanya meracuni permukaan anod pada suhu operasi, dan ketebalan oksida permukaan mengubah cara serbuk bertindak semasa tuangan pita atau percetakan skrin.
Salutan, Pengumpul Arus dan Imbangan Loji
Perkakasan tembaga dan nikel muncul dalam pengumpul semasa, bar bas dan pelantar ujian, di mana kekonduksian dan kebolehmesinan mendorong keputusan. Laluan salutan suapan serbuk titanium dan struktur pengangkutan berliang. Niobium dan tantalum berada dalam kedudukan suhu tinggi dan kritikal kakisan, dibenarkan oleh hayat perkhidmatan dan bukannya kekonduksian. Sebilangan besar permintaan ini tertumpu pada aplikasi tenaga baharu , di mana sasaran ketahanan tindanan diterjemahkan terus ke dalam spesifikasi ketulenan.
Perkara yang Perlu Diletakkan pada Pesanan Belian
Jadual di bawah ialah versi yang kami inginkan lebih banyak lukisan terkandung. Nama aloi ialah baris yang paling kurang bermaklumat padanya.
| bahan | Peranan biasa dalam sel bahan api | Spesifikasi yang menentukan hayat perkhidmatan | Bentuk biasa |
|---|---|---|---|
| Titanium Gred 1 / Gred 2 | Plat bipolar PEM, plat hujung, pengumpul arus | Kandungan oksigen dan hidrogen, saiz butiran, kerataan dan kemasan permukaan | Pinggan, tiub, serbuk |
| Ti-6Al-4V ELI | Perkakasan struktur berkekuatan tinggi, plat tekanan | Kandungan oksigen dan besi, struktur mikro alfa-beta | Bar, menempa stok |
| Nikel 200 / 201, 99.9% dan ke atas | Anod nikel-YSZ SOFC, lapisan pemangkin, pengumpul semasa | Ketulenan, taburan saiz zarah, kandungan sulfur dan karbon | Zarah, serbuk, jongkong |
| Kuprum tanpa oksigen | Pengumpul semasa, busbar, perkakasan pematerian | Kekonduksian, kandungan oksigen, struktur butiran | Batang, kepingan, pinggan, sasaran |
| Niobium | Kerja sambung dan salutan suhu tinggi | Kandungan tantalum dan tungsten, saiz butiran | Jongkong, jongkong cair |
| Tantalum | Perkakasan tahan kakisan suhu tinggi | Ketulenan, kandungan oksigen, ketumpatan | Jongkong, jongkong cair |
Faktor Bentuk Lazimnya Menentukan Pembekal, Bukan Logam
Dua petikan untuk "99.95% titanium" boleh berbeza dengan faktor tiga, kerana borang itu melakukan kerja sebenar. Kristal elektrolitik, span, serbuk dan suapan zarah melalui laluan lebur atau salutan. Jongkong dan jongkong lebur adalah keluaran lebur. Plat, tiub, rod, kepingan dan sasaran adalah bentuk siap atau separuh siap yang dibeli dengan nombor bahagian. Pembangun tindanan yang memerlukan plat bercop 0.1 mm tidak berada dalam rantaian bekalan yang sama seperti yang memerlukan serbuk titanium 45 mikron, walaupun kedua-dua sijil berbunyi "Ti."
Untuk plat bipolar, bahan hantaran adalah plat titanium rendah oksigen yang rata dalam tolok nipis, dengan saiz butiran dan kemasan permukaan dikawal supaya pengecapan atau goresan tidak retak dan salutan boleh terikat padanya. Minta data kerataan dan tekanan baki bersama sijil kimia.
Plat Titanium Ketulenan Tinggi untuk Plat Bipolar dan Aplikasi Kritikal Plat titanium bergulung ketulenan tinggi dengan dimensi boleh disesuaikan dan kandungan kekotoran rendah, sesuai untuk aeroangkasa, implan perubatan, peralatan kimia dan aplikasi plat bipolar. Lihat Produk → Untuk laluan salutan, lapisan pengangkutan berliang dan beberapa pendekatan serbuk-metalurgi, serbuk titanium ialah input, dan taburan saiz zarah serta kandungan interstisial menentukan bagaimana ia berkelakuan dalam langkah pemendapan atau pensinteran.
Serbuk Titanium Ketulenan Tinggi untuk Sasaran Pengilangan Aditif dan Sputtering Serbuk titanium beratom gas dengan saiz zarah yang boleh disesuaikan dan ketulenan tinggi, sesuai untuk pembuatan bahan tambahan, MIM, metalurgi serbuk dan pengeluaran sasaran sputtering. Lihat Produk → Untuk anod nikel-YSZ dan kerja lapisan mangkin, zarah nikel dengan pengedaran saiz terkawal dan sulfur rendah adalah perkara yang memastikan anod cermet meresap secara elektrik selepas beribu-ribu jam kitaran haba.
Zarah Nikel Ketulenan Tinggi untuk Semikonduktor dan Komponen Aeroangkasa Zarah nikel bersaiz mikron atau nano ketulenan tinggi dengan dimensi boleh disesuaikan dan tahap kekotoran rendah untuk aplikasi semikonduktor, tampal konduktif dan aeroangkasa. Lihat Produk → Ralat pencampuran yang paling biasa yang kita lihat ialah menggantikan span atau kristal dengan serbuk, atau jongkong untuk plat, untuk menjimatkan masa pendahuluan selama seminggu. Laluan lebur, pengambilan celahan dan penghalusan bijirin semuanya berbeza, dan proses hiliran biasanya tidak dapat mengimbangi perbezaan tersebut.
Risiko Perolehan Yang Hanya Muncul Selepas 1,000 Jam
Hampir setiap aduan bahan dalam kategori ini adalah salah satu daripada lima isu, dan empat daripadanya tidak dapat dilihat pada sijil analisis standard.
- Pencemaran interstisial: oksigen, nitrogen, hidrogen dan karbon diambil semasa pencairan atau penyepuhlindapan. Ia meningkatkan kerintangan, mengoyakkan plat nipis, dan mengubah tingkah laku rayapan suhu tinggi.
- Hanyutan keadaan permukaan: ketebalan oksida dan sisa pemesinan mengubah rintangan sentuhan dan lekatan salutan, jadi dua kelompok dengan kimia yang sama boleh berkelakuan berbeza dalam tindanan.
- Ekor pengedaran saiz zarah: median 3 mikron bermakna sedikit jika 15 peratus kumpulan berada di atas 15 mikron. Minta D10, D50 dan D90, bukan satu nombor pun.
- Jurang kebolehkesanan: nombor lot lebur yang tidak dapat dikesan kembali kepada nombor haba menjadikan analisis punca punca mustahil selepas kegagalan tindanan.
- Perubahan proses tanpa dokumen: pembekal yang menjalankan sistem kualiti ISO 9001 dan IATF 16949 akan mendokumenkan setiap langkah pengeluaran dan memberitahu anda sebelum perubahan, yang menelan belanja seminggu di hadapan dan menjimatkan suku kemudian.
Pembaikan adalah tidak menarik. Tentukan spesifikasi mengikut fungsi, perlukan pengedaran saiz dan had interstisial pada sijil, dan simpan satu sampel tertutup daripada setiap lot untuk hayat program.
Soalan Lazim
Adakah titanium atau keluli tahan karat bersalut lebih baik untuk plat bipolar PEM?
Kedua-duanya bekerja. Keluli tahan karat lebih murah dan lebih mudah dibentuk; titanium menang di mana jisim penting, di mana persekitarannya agresif, atau di mana selang perkhidmatan yang lebih lama diperlukan. Nombor penentu biasanya ketumpatan arus kakisan yang diukur di bawah keadaan operasi sebenar anda, bukan lembaran data aloi.
Apakah ketulenan nikel yang diperlukan oleh anod SOFC?
Mulakan dari had sulfur dan karbon yang boleh diterima oleh proses anod anda, kemudian tetapkan ketulenan dari sana. Bagi kebanyakan anod cermet, 99.9% nikel dengan pengedaran saiz zarah yang ketat mengatasi kumpulan ketulenan nominal yang lebih tinggi yang dibekalkan dengan pengedaran yang luas.
Bolehkah span titanium digantikan dengan serbuk?
Selalunya tidak. Span ialah bahan mentah cair dengan morfologi yang tidak teratur; serbuk direka bentuk untuk aliran, pembungkusan dan kelakuan pemendapan. Penggantian mengubah proses, bukan hanya bahan input.
Berapa lama kelayakan pembekal perlu diambil?
Rancang pada dua lot pengeluaran minimum untuk pembekal baharu, dan empat hingga lapan minggu untuk dokumentasi penuh termasuk ujian ketulenan dan kebolehkesanan lot. Melangkau lot kedua adalah jalan pintas paling mahal dalam kategori ini.
Jika anda menentukan bahan sel bahan api, hantar lukisan bersama-sama dengan mod degradasi yang anda reka bentuk. Kami akan memberitahu anda gred yang mana, had interstisial yang mana dan bentuk yang benar-benar menyelesaikan masalah, dan di mana gred yang lebih rendah akan menunjukkan prestasi yang sama baik untuk wang yang lebih sedikit dan masa pendahuluan yang lebih sedikit. awak boleh hubungi pasukan bahan kami untuk semakan spesifikasi sebelum pesanan pembelian pertama dikeluarkan.
SIAPA KITA
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) telah ditubuhkan pada Jun 2012 dan mempunyai lima pangkalan pengeluaran di seluruh China. Kami berdedikasi untuk penulenan, pencairan, penuangan dan pemprosesan titanium, nikel, tembaga, niobium, kobalt ketulenan tinggi, dll., dan menyediakan rangkaian penuh logam gred elektronik, seperti kristal elektrolitik ketulenan tinggi, jongkong, jongkong palsu, serbuk dan plat.
Pasukan kami terdiri daripada pakar industri dan kakitangan keusahawanan seramai 40 profesional dengan latar belakang metalurgi, yang kesemuanya berdedikasi untuk perindustrian bahan mewah.
Pada masa ini, syarikat telah melengkapkan susun atur rantai industri bahan ultra-tulennya untuk memastikan kualiti, penghantaran tepat pada masa dan perkhidmatan pelanggan yang dipertingkatkan.
Semua kakitangan komited dan bermotivasi dan berharap untuk memenuhi keperluan pelanggan.
PENSIJILAN
AKHBAR & MEDIA
