Fieltro de titanio para electrolizador

1) Usandofieltro sinterizado de titaniocomo capa de difusión de gas de celda de combustible, la fibra de carbono es fácil de corroer;

(2) Fieltro sinterizado de titaniométodo de recubrimiento, incluido el método de horneado, recubrimiento por pulsos;

El grosor mínimo de la estera de fibra de titanio es 0.25 mm, la tasa de separación de poros es 50-70 por ciento y la estructura es más propicia para la transferencia de masa gas-líquido. Para mantener su conductividad, la superficie debe recubrirse con platino e iridio. Existe el problema de la gran cantidad de metales preciosos y el alto precio; Hubo algunos problemas, como la mala estabilidad del revestimiento y la caída del revestimiento del ánodo.

Fieltro de titanio sinterizadose utilizó como sustrato para la deposición del catalizador de Pt. Las muestras utilizadas son circulares, de 30 mm de diámetro y 1 mm de espesor, con porosidad superior al 70 por ciento. Los pasos de procesamiento específicos son los siguientes:

(1) Película desoxidada: el fieltro de titanio se preparó en una solución de decapado electrolítico de Wieland Edelmetalle, Alemania, a base de ácido nítrico y ácido fluorhídrico, pH 0,5 a temperatura ambiente; A continuación, se ha aplicado una tensión de 2,5 V al fieltro, provocando la disolución anódica de la superficie de Ti/Tio 2 . Para este paso de preparación se ha utilizado una red de expansión de titanio basada en contraelectrodos chapados en platino de Wieland Edelmetalle.

(2) Limpieza con argón: después de enjuagar con agua desionizada, la superficie de la pieza de trabajo de titanio se trata con plasma en argón para eliminar los contaminantes restantes en la superficie de titanio. El reactor de plasma se hizo funcionar con PINK V 15-G de PINK Thermosysteme GmbH (Alemania) y los parámetros se ajustaron a un caudal de argón de 100 ml min-1, tratado a una presión de aire de 60 Pa durante 30 minutos. , y la potencia de microondas era de 400 W.

(3) Recubrimiento: el proceso de limpieza física con plasma se llevó a cabo de forma continua y luego se enjuagó con agua desionizada. Las fibras de titanio se platearon inmediatamente con platino por el método electroquímico bajo argón. Se ha utilizado el baño de galvanoplastia disponible comercialmente tipo Galvatron Platinbad de Wieland Edelmetalle a base de HCH. Los parámetros del baño se establecieron en 8 para el pH y 50 grados para la temperatura. El proceso de recubrimiento se llevó a cabo durante 10 min a un voltaje de cátodo constante, -3.2V con el contraelectrodo (titanio/platino de Wieland Edelmetalle). Durante este proceso de galvanoplastia, el electrodo de titanio se coloca eléctricamente entre dos contraelectrodos conectados. Posteriormente, con el fin de aumentar la actividad electroquímica del catalizador para depositar partículas de platino micrométricas y a nanoescala en el área de la superficie, el modo de recubrimiento se cambió a recubrimiento por pulsos del contraelectrodo a un voltaje de cátodo de -3.0 V sin interrumpir el proceso. El tiempo de encendido se establece en 10 ms y el tiempo de apagado se establece en 56,7 ms, por lo que el ciclo de trabajo es un ciclo del 15 por ciento. La segunda parte del proceso de recubrimiento continúa durante otros 10 minutos.

(4) Conjunto MEA: los electrodos se impregnaron con 0,5 ml de solución de ionómero conductor de protones Nafion® (5 por ciento en peso en etanol) y posteriormente se platinizaron. La solución se ha aplicado con un aerógrafo a la pieza fundida mientras se une un electrodo a base de titanio a un portamuestras calentado. La temperatura se fijó a 60 grados para acelerar la evaporación del etanol de la superficie del electrodo.

(5) y placa bipolar para formar una pila, 20 grupos.

Las micrografías siguientes muestran las fibras de titanio sinterizadas con revestimiento de platino. Las fibras ubicadas en el exterior de los pies protegen todo el revestimiento. Este efecto puede explicarse por la distribución del campo eléctrico en la celda galvánica (el electrodo de trabajo está ubicado entre y paralelo a los dos electrodos inversos). El recubrimiento es suficiente para la adhesión estable a largo plazo de las nanopartículas de platino. A continuación se muestra una micrografía de partículas de platino depositadas sobre fibras recubiertas de titanio mediante el proceso de galvanoplastia pulsada.

(1) Preparación del revestimiento de fieltro de fibra de titanio:

Se preparó un revestimiento de MMO híbrido IrO2 y RuO2 sobre la superficie de la estera de fibra de titanio mediante el método de grabado, tostado y reducción con ácido clorhídrico concentrado.

La estera de fibra de titanio con un espesor de {{0}}.25 mm se calentó en HCL al 35 por ciento a 53 grados durante 5 minutos para eliminar completamente la capa de óxido y mejorar la rugosidad de la superficie de la fibra. Luego, la estera se colocó en agua desionizada y etanol absoluto durante 5-10 minutos mediante limpieza ultrasónica. Se preparó la concentración total de 0,03 mol/L de ácido de cloroiridio, RuC1 3 y solución TaCU Kunhe, y la cantidad de recubrimiento se calculó de acuerdo con la carga de metal precioso de 1 mg/cm2. El revestimiento se aplicó 5-7 veces. Después de cada recubrimiento, la solución se calcinó a 455 grados durante 10 mi N en un horno mufla. Asar durante 30min.

(2) Análisis de morfología

Hay ranuras micrométricas y orificios en la superficie de la fibra de titanio después de la corrosión por ácido clorhídrico, que proporcionan más puntos para la combinación de fibra y revestimiento y mejoran la estabilidad del revestimiento. Con el aumento del contenido de Ru en el recubrimiento, la longitud de grano del recubrimiento aumenta gradualmente.

(3) Resistividad: está cerca de la resistividad de la placa de titanio sinterizado poroso platinado de comparación. Teniendo en cuenta que la estabilidad de RuO2 es peor que la de IrO, el contenido de RuO2 en la capa debe controlarse estrictamente.

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