En la electrólisis alcalina del agua y en los procesos cloro-álcali, el diseño del material de los sustratos de electrodos y las capas de difusión de fluidos determina directamente la eficiencia electrolítica y la estabilidad operativa a largo plazo. Las mallas de níquel convencionales o las espumas de níquel, a pesar de ofrecer cierta porosidad, a menudo tienen dificultades para equilibrar la resistencia mecánica, la uniformidad del tamaño de poro y la baja resistencia de contacto con un espesor de solo 0,25 mm. Para abordar esta brecha técnica, TOPTITECH ha desarrollado una placa sinterizada porosa de níquel con un espesor de 0,25 mm y dimensiones planas de 100 × 100 mm, que presenta una porosidad controlada con precisión de aproximadamente el 40 %.

Mediante un proceso de sinterización a alta temperatura, las partículas de polvo de níquel logran una unión metalúrgica, formando una red de poros tridimensional interconectada con tortuosidad controlable. Esta estructura logra un equilibrio entre alta porosidad y resistencia a la deformación a escala ultrafina, proporcionando una solución novedosa para el flujo bifásico gas-líquido y la conducción de electrones durante la electrólisis.

En comparación con los materiales de níquel porosos tradicionales, la distinción clave de esta placa sinterizada radica en ser "delgada pero rígida". La porosidad del 40 % no es el valor máximo alcanzable, sino un parámetro optimizado para el desprendimiento rápido de burbujas y la renovación del electrolito durante las reacciones de evolución de hidrógeno/oxígeno. El espesor de 0,25 mm acorta significativamente la distancia de transporte de iones y reduce la pérdida por polarización óhmica.

Especificaciones del producto

Material: Níquel puro

Tamaño: 100 × 100 × 0,25 mm

Porosidad: aproximadamente 40 %

Tamaño de poro: 10 µm

Técnica: Sinterización

Características del Producto

Estructura submillimétrica rígida autoportante – Mantiene una excelente planaridad y resistencia a la compresión con un espesor de 0,25 mm sin requerir malla de respaldo ni soporte adicional. Las uniones de cuello sinterizadas proporcionan fuerzas entre partículas muy superiores a las de los compactos en verde prensados mecánicamente, siendo adecuadas para electrolizadores que requieren alta precarga de montaje.

Canales de poro de baja tortuosidad – Con una porosidad del 40 %, la distribución media del tamaño de poro es concentrada, con una tortuosidad de poro menor que la de los materiales de espuma de níquel. Esto facilita el desprendimiento rápido de burbujas de H₂ u O₂ de la superficie del electrodo, reduciendo el sobrepotencial de activación causado por la cobertura de burbujas.

Resistencia a la corrosión a largo plazo en electrolitos alcalinos – La matriz de níquel puro forma una película pasiva estable en entornos alcalinos concentrados y calientes (25–35 % en peso de KOH, 80–90 °C). No quedan agentes formadores de poros residuales ni impurezas de aglutinantes en la estructura sinterizada, evitando la introducción de elementos tóxicos como hierro o cloro.

Interfaz de doble gradiente diseñable – Durante la sinterización, se pueden aplicar diferentes distribuciones de tamaño de partícula de polvo de níquel en la superficie superior (lado del electrolito) e inferior (lado del campo de flujo), creando un gradiente de tamaño de poro. Por ejemplo, los poros finos en el lado de la electrólisis suprimen la penetración del catalizador, mientras que los poros gruesos en el lado del campo de flujo mejoran el transporte del electrolito.

Aplicaciones

Colector de corriente del ánodo para electrólisis alcalina del agua (AWE) – Reemplaza la espuma de níquel como capa de soporte para la reacción de evolución de oxígeno (OER). La estructura de placa delgada de 0,25 mm reduce la caída de voltaje óhmico en el lado del ánodo, mientras que la porosidad del 40 % proporciona canales de escape de baja resistencia para las burbujas de oxígeno y suprime el engrosamiento continuo de la película pasiva de la matriz de níquel bajo alto potencial.

Capa de difusión del cátodo en electrolizadores de espacio cero – En electrolizadores de tipo prensa filtro, esta placa sinterizada sirve como una capa de difusión amortiguadora elástica entre el cátodo y el diafragma. Su superficie rígida y plana minimiza el riesgo de perforación del diafragma, mientras que la estructura porosa asegura un lavado rápido de las burbujas de hidrógeno hacia los canales de flujo.

Soporte para conjuntos de electrodos de membrana (MEA) en compresores electroquímicos de hidrógeno – Actúa como la capa de transporte porosa en el lado del ánodo de las bombas electroquímicas de hidrógeno. El espesor de 0,25 mm reduce la resistencia a la difusión del hidrógeno, mientras que la porosidad del 40 % mantiene una capacidad adecuada de gestión gas-líquido para prevenir la inundación.

Electrodo de prueba para la electrólisis de salmuera secundaria en la industria cloro-álcali – En celdas electrolíticas a escala de laboratorio, esta placa sinterizada puede servir como sustrato de electrodo de trabajo para la reacción de evolución de cloro (CER). Sus dimensiones son compatibles con los soportes estándar de electrodos de placa plana.