La Placa Compuesta de Malla y Fieltro de Titanio de TOPTITECH para Celda de Combustible integra un sustrato de malla expandida de titanio con una capa de fieltro de fibra de titanio sinterizado mediante un proceso de sinterización, formando un electrodo de transporte poroso (PTE) monolítico para celdas de combustible PEM y electrolizadores. El fieltro de fibra de titanio (Grado 1, diámetro de fibra 10-20 μm) alcanza una porosidad del 50-80% con una estructura de red tridimensional, mientras que la malla expandida de titanio proporciona vías conductoras continuas y soporte estructural. Esta composición elimina la resistencia de contacto interfacial común en ensamblajes multicapa, con una resistencia específica inferior a 5 mΩ·cm². La arquitectura de dos capas permite una distribución gradual de los poros: la capa de fieltro (espesor de 0.1-1.0 mm) optimiza la transferencia de masa gas-líquido en la interfaz de la capa catalizadora, mientras que la base de malla (espesor de 0.1-1.0 mm, aberturas en forma de diamante) asegura una distribución uniforme de los reactivos y un drenaje rápido del agua.

La Placa Compuesta de Malla y Fieltro de Titanio de TOPTITECH para Celda de Combustible sirve como capa de difusión de gas (GDL) y colector de corriente en celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), reemplazando las GDL convencionales basadas en carbono para eliminar la degradación del rendimiento inducida por corrosión. El sustrato de titanio exhibe una excepcional resistencia a la corrosión (capa de óxido pasiva estable a pH 1-9, 60-80°C) y una alta resistencia específica (módulo específico de 25 MN·m/kg). El tratamiento hidrofóbico con un recubrimiento de PTFE del 3-5% en peso crea canales de humectabilidad dual: las vías hidrofílicas permiten la eliminación de agua por capilaridad desde la capa catalítica, mientras que los poros hidrofóbicos mantienen la difusión ininterrumpida de oxígeno/hidrógeno, evitando la inundación incluso en altas densidades de corriente (>1.0 A/cm²). El compuesto sinterizado de fibra y malla también admite la aplicación directa de recubrimientos de MMO (iridio/platino mediante electrodeposición o PVD) para el funcionamiento en celdas de combustible regenerativas unitizadas (URFC).

Especificaciones del producto

Material: Malla expandida de titanio GR1 + Fieltro de fibra de titanio GR1

Diámetro: 95 mm

Espesor: 1.5 mm, 2.0 mm (se puede personalizar otros espesores)

Técnica: Sinterización

Características del Producto

Arquitectura de Porosidad Graduada – La placa compuesta de malla y fieltro de titanio para celda de combustible proporciona una estructura de poros de dos capas: capa de fieltro (0.1–1.0 mm) para la transferencia de masa en la interfaz del catalizador; base de malla expandida (0.1–1.0 mm, aberturas de diamante) para la distribución de los reactivos en el volumen, eliminando componentes separados de GDL y campo de flujo.

Resistencia de Contacto Interfacial Ultrabaja – La unión por difusión al vacío logra una integración monolítica sin adhesivos ni uniones por compresión, ofreciendo una resistencia específica <5 mΩ·cm², superando a las GDL de papel de carbono o a los conjuntos apilados mecánicamente de fieltro/malla de Ti.

Alta Resistencia Específica y Diseño Ligero – El módulo específico del titanio (25 MN·m/kg) combinado con la geometría de malla expandida produce una densidad superficial <500 g/m², permitiendo stacks de celdas de combustible sensibles al peso para aplicaciones aeroespaciales y de energía portátil.

Tratamiento Superficial de Doble Humectabilidad – El recubrimiento hidrofóbico de PTFE (3–5% en peso) crea canales independientes hidrofílicos (drenaje de agua) e hidrofóbicos (difusión de gas) en la misma placa, mitigando la inundación en densidades de corriente >1.0 A/cm².

Compatibilidad con Recubrimientos MMO – La aplicación directa de capas catalizadoras de iridio o platino mediante electrodeposición o PVD en el lado del fieltro transforma la placa en un electrodo de celda de combustible regenerativa unitizada (URFC), soportando tanto modos de electrólisis como de celda de combustible.

Estabilidad Térmica y Mecánica – El compuesto sinterizado de fibra y malla soporta una operación continua a 300 °C sin delaminación ni fluencia, manteniendo la porosidad y permeabilidad bajo cargas de compresión de hasta 2 MPa.

Aplicaciones

Celdas de Combustible de Membrana de Intercambio de Protones (PEMFC) – La placa compuesta de malla y fieltro de titanio para celda de combustible funciona como capa de difusión de gas (GDL) y colector de corriente en stacks de celdas de combustible automotrices (plataformas Toyota Mirai, Hyundai Nexo), reemplazando las GDL basadas en carbono para eliminar la pérdida de rendimiento inducida por corrosión bajo ciclos de arranque-parada y condiciones ácidas humidificadas (pH 3–5, 80°C).

Electrolizadores PEM para Producción de Hidrógeno Verde – Sirve como capa de transporte porosa anódica (PTL) en sistemas de electrólisis de agua a alta presión (30–80 bar), permitiendo la liberación de gas en la reacción de evolución de oxígeno (OER) mientras mantiene el contacto eléctrico con la membrana recubierta de catalizador (CCM). El sustrato de titanio soporta potenciales anódicos de hasta 2.0 V vs. RHE sin pasivarse.

Celdas de Combustible Regenerativas Unitizadas (URFC) – Aplicada en sistemas de energía espacial (NASA, ESA) y almacenamiento de energía fuera de la red, donde la misma placa opera alternativamente como cátodo de celda de combustible (reducción de oxígeno) y ánodo de electrolizador (evolución de oxígeno). Las versiones recubiertas con MMO (IrO₂/RuO₂/Pt) soportan la operación bidireccional con una eficiencia de ida y vuelta >50 %.

Celdas de Combustible de Metanol Directo (DMFC) – Utilizada en electrónica portátil y cargadores de baterías militares (1–100 W), proporcionando resistencia a la corrosión por el crossover de metanol y subproductos de ácido fórmico. La capa de fieltro tratada con PTFE hidrofóbico previene la inundación por metanol en el cátodo.

PEMFC de Alta Temperatura (HT-PEMFC) – Integrada con membranas basadas en PBI (120–180°C), la placa compuesta de malla y fieltro de titanio mantiene la integridad mecánica y la resistencia a la corrosión en condiciones anhidras o de baja humedad, eliminando los problemas de gestión del agua.

Electrolizadores Alcalinos de Agua (AWE) – Aplicada como electrodo de transporte poroso (PTE) en el lado reforzado con malla de níquel, reduciendo las pérdidas óhmicas en solución concentrada de KOH (25–30% en peso, 70–90°C). La composición de titanio ofrece un menor riesgo de fragilización por hidrógeno en comparación con el níquel puro en operación dinámica.

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