Materiale pentru celulele de combustie: Cum să specificați materiile prime de titan, nichel și cupru
Un program de celule de combustie rareori eșuează, deoarece a fost ales elementul greșit. Eșuează deoarece elementul potrivit a sosit cu un conținut greșit de oxigen, o distribuție greșită a dimensiunii particulelor sau o stare greșită a suprafeței. Aceasta este partea incomodă a aprovizionării cu materiale pentru celulele de combustie: desenul scrie „titan” sau „nichel”, dar linia care decide dacă o stivă durează 8.000 de ore sau 3.000 se află la două rânduri mai jos în specificație, în limitele interstițiale, dimensiunea granulelor și traseul de topire.
Regula practică este scurtă: alegeți mai întâi materialul după mecanismul de degradare, apoi după factorul de formă, apoi după gradul de puritate. Orice altceva, inclusiv marca și prețul, este o diferență.
Răspunsul scurt: Materialele pentru celulele de combustie sunt alese după modul de eșec
Stivele de membrane de electroliți polimerici și celulele de combustibil cu oxid solid provin din același catalog de metal din motive opuse. O stivă PEM funcționează rece, de obicei la 60 până la 90 de grade Celsius, și umedă, astfel încât amenințările sunt coroziunea plăcii, otrăvirea membranei de către ionii metalici dizolvați și creșterea rezistenței de contact la interfața dintre placa și stratul de difuzie a gazului. Un SOFC funcționează la 600 până la 900 de grade Celsius, unde amenințările sunt oxidarea interconectarii, volatilizarea cromului și nepotrivirea de dilatare termică între metal, electrolit și electrozi.
Această singură diferență explică cea mai mare parte a listei scurte de materiale:
- Plăci bipolare PEMFC: compozite din grafit, oțel inoxidabil acoperit sau titan, unde greutatea redusă și rezistența la coroziune contează ambele.
- Interconexiuni SOFC: oțel inoxidabil feritic cu un strat de protecție, iar în spate niobiu și tantal pentru hardware care trebuie să supraviețuiască sarcinilor termice și chimice mai dure.
- Electrozi și straturi de catalizator: metale din grupa platinei în PEM, nichel în SOFC nichel-YSZ anozi cermet.
- Colectarea curentă și echilibrul plantei: cupru fără oxigen și feronerie cu nichel de înaltă puritate.
Achiziționarea unui „doar pentru a fi în siguranță” de calitate superioară nu cumpără de obicei nimic, cu excepția unui timp mai lung de livrare și a unui risc mai mare de contaminare interstițială, deoarece materialul supraspecificat este adesea produs în călduri mai mici, mai puțin controlate.
Unde metalele de înaltă puritate intră de fapt în stivă
Trei zone reprezintă majoritatea covârșitoare a metalului consumat într-un sistem de celule de combustie.
Plăci bipolare și interconexiuni
Într-o stivă PEM, o placă pe celulă înmulțită cu sute de celule este cel mai mare articol rând de materiale. Plăcile de titan ștanțate au adesea o grosime de 0,075 până la 0,15 mm, ceea ce face ca dimensiunea granulelor și conținutul de oxigen să nu fie ceva academic. Oxigenul mai mare crește stresul de curgere, face ștanțarea cu ecartament subțire predispus la fisuri și poate împinge rezistența de contact în sus. Titanul de gradul 1 și gradul 2 domină aici, cu Ti-6Al-4V ELI unde este necesară o rezistență mai mare. Planeitatea și finisarea suprafeței contează la fel de mult ca și chimia, deoarece nicio acoperire nu poate ascunde o undă de margine de 50 de microni.
Nichel în anozi și straturi de catalizator
Într-un anod de cermet nichel-YSZ, nichelul nu este un actor secundar. Distribuția dimensiunii particulelor controlează rețeaua de percolare care transportă electroni și catalizează oxidarea combustibilului, astfel încât un lot centrat la 3 microni se comportă foarte diferit față de unul centrat la 10 microni. Conținutul de sulf și carbon contează, deoarece atât otrăvește suprafața anodului la temperatura de funcționare, cât și grosimea oxidului de suprafață modifică modul în care se comportă pulberea în timpul turnării cu bandă sau a serigrafiei.
Acoperiri, colectoare de curent și balanța instalației
Hardware din cupru și nichel apar în colectoarele curente, barele colectoare și platformele de testare, unde conductivitatea și prelucrabilitatea conduce decizia. Pulberea de titan alimentează rutele de acoperire și structurile de transport poroase. Niobiul și tantalul se află în poziții la temperaturi ridicate și critice pentru coroziune, justificate mai degrabă de durata de viață decât de conductivitate. O mare parte a acestei cereri se concentrează în noi aplicații energetice , unde obiectivele de durabilitate a stivei se traduc direct într-o specificație de puritate.
Ce să puneți pe comanda de achiziție
Tabelul de mai jos este versiunea pe care ne dorim mai multe desene conținute. Numele aliajului este linia cea mai puțin informativă de pe el.
| Material | Rol tipic într-o pilă de combustibil | Specificație care decide durata de viață | Forma obișnuită |
|---|---|---|---|
| Titan grad 1 / grad 2 | Plăci bipolare PEM, plăci de capăt, colectoare de curent | Conținutul de oxigen și hidrogen, dimensiunea granulelor, planeitatea și finisarea suprafeței | Farfurie, tub, pulbere |
| Ti-6Al-4V ELI | Feronerie structurală de înaltă rezistență, plăci de presiune | Conținut de oxigen și fier, microstructură alfa-beta | Bar, stoc de forjare |
| Nichel 200 / 201, 99,9% și mai mult | Anozi SOFC nichel-YSZ, straturi de catalizator, colectoare de curent | Puritatea, distribuția dimensiunii particulelor, conținutul de sulf și carbon | Particule, pulbere, lingouri |
| Cupru fără oxigen | Colectori de curent, bare colectoare, feronerie de lipire | Conductivitate, conținut de oxigen, structura granulelor | Tijă, bucăți, farfurie, țintă |
| Niobiu | Lucrări de interconectare și acoperire la temperatură ridicată | Conținut de tantalu și wolfram, dimensiunea granulelor | Lingo, lingou topit |
| Tantal | Hardware rezistent la coroziune la temperaturi ridicate | Puritate, conținut de oxigen, densitate | Lingo, lingou topit |
De obicei, factorul de formă decide furnizorul, nu metalul
Două citate pentru „99,95% titan” pot diferi cu un factor de trei, deoarece forma face treaba reală. Cristalele electrolitice, buretele, pulberea și particulele alimentează o cale de topire sau de acoperire. Lingoul și lingoul topit sunt ieșiri de topire. Placa, tubul, tija, piesele și ținta sunt forme finite sau semifabricate cumpărate cu un număr de piesă. Un dezvoltator de stivă care are nevoie de plăci ștanțate de 0,1 mm nu se află în același lanț de aprovizionare ca unul care are nevoie de pulbere de titan de 45 de microni, chiar dacă ambele certificate scriu „Ti”.
Pentru plăcile bipolare, produsul este o placă de titan plată, cu conținut scăzut de oxigen, de ecartament subțire, cu dimensiunea granulelor și finisarea suprafeței controlate, astfel încât ștanțarea sau gravarea să nu o crape și o acoperire să se poată lega de ea. Solicitați date de planeitate și stres rezidual alături de certificatul de chimie.
Placă de titan de înaltă puritate pentru plăci bipolare și aplicații critice Placă de titan laminată de înaltă puritate, cu dimensiuni personalizabile și conținut scăzut de impurități, potrivită pentru aplicații aerospațiale, implanturi medicale, echipamente chimice și aplicații cu plăci bipolare. Vizualizare produs → Pentru rutele de acoperire, straturi poroase de transport și unele abordări de metalurgie a pulberilor, pulberea de titan este intrarea, iar distribuția dimensiunii particulelor plus conținutul interstițial decid modul în care se comportă în etapa de depunere sau sinterizare.
Pulbere de titan de înaltă puritate pentru fabricarea aditivă și ținte pulverizate Pulbere de titan atomizată cu gaz cu dimensiune personalizabilă a particulelor și puritate ridicată, potrivită pentru fabricarea aditivă, MIM, metalurgia pulberilor și producția de ținte prin pulbere pulbere. Vizualizare produs → Pentru anozii nichel-YSZ și lucrul cu stratul de catalizator, particulele de nichel cu o distribuție controlată a dimensiunilor și un nivel scăzut de sulf este ceea ce menține un anod de cermet percolat electric după mii de ore de ciclu termic.
Particule de nichel de înaltă puritate pentru semiconductori și componente aerospațiale Particule de nichel de înaltă puritate, de dimensiuni micron sau nano, cu dimensiuni personalizabile și niveluri scăzute de impurități pentru aplicații de semiconductor, pastă conductivă și aerospațială. Vizualizare produs → Cea mai frecventă eroare de amestecare pe care o vedem este înlocuirea buretelui sau a cristalului cu pulbere sau a lingoului cu farfuria, pentru a economisi o săptămână de timp. Ruta de topire, preluarea interstițială și rafinarea cerealelor diferă toate, iar procesul din aval nu poate compensa de obicei diferența.
Riscuri de achiziții care apar numai după 1.000 de ore
Aproape fiecare reclamație de materiale din această categorie este una dintre cele cinci probleme, iar patru dintre ele sunt invizibile pe un certificat standard de analiză.
- Contaminare interstițială: oxigen, azot, hidrogen și carbon preluat în timpul topirii sau recoacerii. Crește rezistivitatea, fragilizează placa subțire și schimbă comportamentul de fluaj la temperatură înaltă.
- Derivarea stării suprafeței: grosimea oxidului și reziduurile de prelucrare modifică rezistența la contact și aderența acoperirii, astfel încât două loturi cu chimie identică se pot comporta diferit în stiva.
- Cozi de distribuție a mărimii particulelor: o medie de 3 microni înseamnă puțin dacă 15% din lot se află peste 15 microni. Cereți D10, D50 și D90, nu un singur număr.
- Lacune de trasabilitate: un număr de lot de topire care nu poate fi urmărit până la un număr de căldură face imposibilă analiza cauzei rădăcină după o defecțiune a stivei.
- Schimbare nedocumentată a procesului: un furnizor care rulează sisteme de calitate ISO 9001 și IATF 16949 va documenta fiecare pas de producție și vă va anunța înainte de o schimbare, care costă o săptămână în avans și economisește un sfert mai târziu.
Remedierea este lipsită de farmec. Definiți specificația în funcție de funcție, solicitați distribuția dimensiunilor și limitele interstițiale pe certificat și păstrați câte un eșantion sigilat din fiecare lot pe toată durata programului.
Întrebări frecvente
Este titanul sau oțelul inoxidabil acoperit mai bun pentru o placă bipolară PEM?
Ambele lucrează. Oțelul inoxidabil este mai ieftin și mai ușor de format; titanul câștigă acolo unde masa contează, unde mediul este agresiv sau unde este necesar un interval de service mai lung. Numărul decisiv este de obicei densitatea curentului de coroziune măsurată în condițiile reale de funcționare, nu fișa tehnică a aliajului.
De ce puritate de nichel are nevoie un anod SOFC?
Începeți de la limitele de sulf și carbon pe care le poate tolera procesul anodic, apoi setați puritatea de acolo. Pentru majoritatea anozilor de cermet, nichel 99,9% cu o distribuție strânsă a dimensiunii particulelor depășește un lot de puritate nominal mai mare furnizat cu o distribuție largă.
Buretele de titan poate fi înlocuit cu pudra?
De obicei nu. Buretele este o materie primă de topire cu morfologie neregulată; pulberea este concepută pentru comportamentul de curgere, ambalare și depunere. Înlocuirea schimbă procesul, nu doar materialul de intrare.
Cât timp ar trebui să dureze calificarea furnizorului?
Planificați minim două loturi de producție pentru un nou furnizor și patru până la opt săptămâni pentru documentația completă, inclusiv testarea purității și trasabilitatea lotului. Sari peste al doilea lot este cea mai scumpa scurtatura din aceasta categorie.
Dacă specificați materiale pentru celule de combustibil, trimiteți desenul împreună cu modul de degradare pentru care proiectați. Vă vom spune care notă, care limite interstițiale și care formă rezolvă de fapt problema și unde o notă mai mică ar funcționa la fel de bine pentru mai puțini bani și mai puțin timp de livrare. Poți contactați echipa noastră de materiale pentru o revizuire a specificațiilor înainte de emiterea primei comenzi de achiziție.
CINE SUNTEM
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) a fost înființată în iunie 2012 și are cinci baze de producție în toată China. Suntem dedicați purificării, topării, turnării și procesării de titan, nichel, cupru, niobiu, cobalt etc. de puritate ridicată și oferim o gamă completă de metale de calitate electronică, cum ar fi cristale electrolitice de înaltă puritate, lingouri, lingouri forjate, pulberi și plăci.
Echipa noastră este formată din experți din industrie și un personal antreprenorial de 40 de profesioniști cu experiență metalurgică, toți dedicați industrializării materialelor de ultimă generație.
În prezent, compania a finalizat structura lanțului său industrial de materiale ultra-pure pentru a asigura calitatea, livrarea la timp și un serviciu îmbunătățit pentru clienți.
Tot personalul este dedicat și motivat și așteaptă cu nerăbdare să satisfacă cerințele clienților.
CERTIFICARI
PRESĂ & MEDIA
Drepturi de autor © CRNMC
Producător de metale de puritate ultra-înaltă Personalizat 5N, 6N, 7N din fabrică