Polttokennomateriaalit: titaanin, nikkelin ja kuparin raaka-aineen määrittäminen
Polttokennoohjelma epäonnistuu harvoin, koska on valittu väärä elementti. Se epäonnistuu, koska oikea alkuaine saapui väärällä happipitoisuudella, väärällä hiukkaskokojakaumalla tai väärällä pintakulla. Tämä on hankala osa polttokennomateriaalien hankinnassa: piirustuksessa lukee "titaani" tai "nikkeli", mutta viiva, joka päättää kestääkö pino 8 000 tuntia vai 3 000 tuntia, on kaksi riviä alempana spesifikaatiosta, välirajoissa, raekoon ja sulamisreitin kohdalla.
Käytännön sääntö on lyhyt: valitse materiaali ensin hajoamismekanismin mukaan, sitten muototekijän ja sitten puhtausasteen mukaan. Kaikki muu, mukaan lukien tuotemerkki ja hinta, on katkonaista.
Lyhyt vastaus: Polttokennomateriaalit valitaan vikatilan mukaan
Polymeerielektrolyyttikalvopinot ja kiinteäoksidipolttokennot ovat peräisin samasta metalliluettelosta päinvastaisista syistä. PEM-pino on viileä, tyypillisesti 60–90 celsiusastetta, ja märkä, joten uhkia ovat levyn korroosio, liuenneiden metalli-ionien aiheuttama kalvomyrkytys ja kasvava kosketusresistanssi levyn ja kaasun diffuusiokerroksen rajapinnassa. SOFC toimii 600-900 celsiusasteessa, jossa uhkana ovat hapettuminen, kromin haihtuminen ja metallin, elektrolyytin ja elektrodien välinen lämpölaajenemishäiriö.
Tämä yksittäinen ero selittää suurimman osan materiaalilistasta:
- PEMFC-kaksinapaiset levyt: grafiittikomposiitit, pinnoitettu ruostumaton teräs tai titaani, joissa sekä alhainen massa että korroosionkestävyys ovat tärkeitä.
- SOFC-liitännät: ferriittistä ruostumatonta terästä suojapinnoitteella ja sen takana niobiumia ja tantaalia laitteistoille, joiden on kestettävä kovemmat lämpö- ja kemialliset vaatimukset.
- Elektrodit ja katalyyttikerrokset: platinaryhmän metallit PEM:ssä, nikkeli SOFC-nikkeli-YSZ kermetanodeissa.
- Tehtaan nykyinen keräys ja tasapaino: happivapaa kupari ja erittäin puhdas nikkelilaitteisto.
Korkeamman laatuluokan ostaminen "varmuuden vuoksi" ei yleensä osta muuta kuin pidemmän toimitusajan ja suuremman interstitiaalisen kontaminaatioriskin, koska ylimääriteltyä materiaalia tuotetaan usein pienemmissä, vähemmän kontrolloiduissa lämpötiloissa.
Missä erittäin puhtaat metallit todella tulevat pinoon
Kolme aluetta muodostaa suurimman osan polttokennojärjestelmässä kulutetusta metallista.
Bipolaariset levyt ja liitännät
PEM-pinossa yksi levy per solu kerrottuna sadoilla soluilla on suurin yksittäinen materiaalirivi. Leimatut titaanilevyt ovat usein 0,075-0,15 mm paksuja, mikä tekee raekoon ja happipitoisuuden kaikkea muuta kuin akateemista. Korkeampi happi lisää virtausjännitystä, tekee ohuesta leimaamisesta halkeilevaa ja voi nostaa kosketusvastusta. Grade 1 ja Grade 2 titaani hallitsee täällä, Ti-6Al-4V ELI, jossa vaaditaan suurempaa lujuutta. Tasaisuus ja pinnan viimeistely ovat yhtä tärkeitä kuin kemia, koska mikään pinnoite ei peitä 50 mikronin reunaaaltoa.
Nikkeli anodeissa ja katalyyttikerroksissa
Nikkeli-YSZ-kermetianodissa nikkeli ei ole sivuosa. Partikkelikokojakauma ohjaa elektroneja kuljettavaa perkolaatioverkkoa ja katalysoi polttoaineen hapettumista, joten 3 mikronin keskipisteessä oleva erä käyttäytyy hyvin eri tavalla kuin 10 mikronin keskipiste. Rikki- ja hiilipitoisuudella on merkitystä, koska molemmat myrkyttävät anodin pinnan käyttölämpötilassa ja pinnan oksidin paksuus muuttaa jauheen käyttäytymistä teippivalun tai silkkipainatuksen aikana.
Pinnoitteet, virrankerääjät ja laitoksen tasapaino
Kupari- ja nikkelilaitteistoja esiintyy virrankeräilijöissä, virtakiskoissa ja testauslaitteissa, joissa johtokyky ja työstettävyys vaikuttavat päätöksentekoon. Titaanijauhe syöttää pinnoitusreittejä ja huokoisia kuljetusrakenteita. Niobium ja tantaali ovat korkeissa lämpötiloissa ja korroosion kannalta kriittisissä asennoissa, mikä on perusteltua käyttöiän sijaan johtavuuden vuoksi. Suuri osa tästä kysynnästä keskittyy uusia energiasovelluksia , jossa pinon kestävyystavoitteet muuttuvat suoraan puhtausspesifikaatioiksi.
Mitä laittaa ostotilaukseen
Alla oleva taulukko on versio, johon toivomme lisää piirustuksia. Seoksen nimi on vähiten informatiivinen rivi siinä.
| Materiaali | Tyypillinen rooli polttokennossa | Tekniset tiedot, jotka määräävät käyttöiän | Tavallinen muoto |
|---|---|---|---|
| Titaani luokka 1 / luokka 2 | PEM-kaksinapaiset levyt, päätylevyt, virrankerääjät | Happi- ja vetypitoisuus, raekoko, tasaisuus ja pinnan viimeistely | Levy, putki, jauhe |
| Ti-6Al-4V ELI | Erittäin lujat rakenneosat, painelevyt | Happi- ja rautapitoisuus, alfa-beta-mikrorakenne | Tanko, taontamassa |
| Nikkeli 200/201, 99,9 % ja enemmän | SOFC nikkeli-YSZ anodit, katalyyttikerrokset, virrankerääjät | Puhtaus, hiukkaskokojakauma, rikki- ja hiilipitoisuus | Hiukkanen, jauhe, harkko |
| Happiton kupari | Virrankerääjät, virtakiskot, juotoslaitteistot | Johtavuus, happipitoisuus, raerakenne | Tanko, palat, levy, maali |
| Niobium | Korkean lämpötilan liitäntä- ja pinnoitustyöt | Tantaali- ja volframipitoisuus, raekoko | Harkko, sulatettu harkko |
| Tantaali | Korroosionkestävä korkean lämpötilan laitteisto | Puhtaus, happipitoisuus, tiheys | Harkko, sulatettu harkko |
Muototekijä yleensä päättää toimittajan, ei metallin
Kaksi lainausta sanalle "99,95% titanium" voivat erota kertoimella kolme, koska muoto tekee todellista työtä. Elektrolyyttinen kide, sieni, jauhe ja hiukkaset syöttävät sulatus- tai pinnoitusreittiä. Harkko ja sulatettu harkko ovat sulatustuotteita. Levy, putki, sauva, palat ja maalitaulu ovat valmiita tai puolivalmiita muotoja, jotka ostetaan osanumeroa vastaan. Pinokehittäjä, joka tarvitsee 0,1 mm:n leimattua levyä, ei ole samassa toimitusketjussa kuin se, joka tarvitsee 45 mikronin titaanijauhetta, vaikka molemmissa sertifikaateissa lukee "Ti".
Bipolaarisille levyille toimitettavana on litteä, vähän happipitoinen ohut titaanilevy, jonka raekokoa ja pinnan viimeistelyä säädellään siten, että leimaaminen tai syövytys ei halkeile sitä ja pinnoite voi kiinnittyä siihen. Pyydä tasaisuus- ja jäännösjännitystiedot kemian todistuksen mukana.
Erittäin puhdas titaanilevy bipolaarisille levyille ja kriittisiin sovelluksiin Erittäin puhdas valssattu titaanilevy, jossa on mukautettavat mitat ja pieni epäpuhtauspitoisuus, sopii ilmailu-, lääketieteellisiin implantteihin, kemiallisiin laitteisiin ja bipolaarisiin levysovelluksiin. Näytä tuote → Päällystysreiteissä, huokoisissa kuljetuskerroksissa ja joissakin jauhemetallurgisissa lähestymistavoissa titaanijauhe on syöte, ja hiukkaskokojakautuma sekä väliainepitoisuus määräävät, kuinka se käyttäytyy saostus- tai sintrausvaiheessa.
Erittäin puhdasta titaanijauhetta lisäainevalmistukseen ja ruiskutuskohteisiin Kaasusumutettu titaanijauhe, jossa on mukautettava hiukkaskoko ja korkea puhtaus, sopii lisäainevalmistukseen, MIM:iin, jauhemetallurgiaan ja ruiskutuskohdetuotantoon. Näytä tuote → Nikkeli-YSZ-anodeissa ja katalyyttikerrostyössä nikkelihiukkaset, joiden kokojakauma on hallittu ja joiden rikkipitoisuus on alhainen, pitävät kermetanodin sähköisesti tunkeutumassa tuhansien tuntien lämpösyklin jälkeen.
Erittäin puhdas nikkelihiukkanen puolijohteisiin ja ilmailukomponentteihin Erittäin puhtaat mikroni- tai nanokokoiset nikkelihiukkaset, joissa on mukautettavat mitat ja alhainen epäpuhtausaste puolijohde-, johtavapasta- ja ilmailusovelluksiin. Näytä tuote → Yleisin näkemämme sekoitusvirhe on jauheen korvaaminen sienellä tai kristallilla tai levyllä harkolla, mikä säästää viikon läpimenoaikaa. Sulamisreitti, interstitiaalinen poiminta ja rakeiden jalostus ovat kaikki erilaisia, eikä loppupään prosessi yleensä pysty kompensoimaan eroa.
Hankintojen riskit, jotka ilmenevät vasta 1 000 tunnin kuluttua
Lähes jokainen tämän luokan materiaalivalitus on yksi viidestä ongelmasta, ja neljä niistä on näkymättömiä tavallisessa analyysitodistuksessa.
- Interstitiaalinen kontaminaatio: sulatuksen tai hehkutuksen aikana kerääntynyt happi, typpi, vety ja hiili. Se nostaa resistiivisyyttä, haurauttaa ohutta levyä ja muuttaa virumiskäyttäytymistä korkeissa lämpötiloissa.
- Pintakunnon ajautuminen: oksidin paksuus ja työstöjäännös muuttavat kosketusvastusta ja pinnoitteen tarttuvuutta, joten kaksi kemiallisesti samanlaista erää voivat käyttäytyä pinossa eri tavalla.
- Hiukkaskokojakautumat: 3 mikronin mediaani tarkoittaa vähän, jos 15 prosenttia erästä on yli 15 mikronia. Pyydä D10, D50 ja D90, älä yhtä numeroa.
- Jäljitettävyysaukot: sulatuserän numero, jota ei voida jäljittää lämpönumeroon, tekee perussyyanalyysin mahdottomaksi pinon epäonnistumisen jälkeen.
- Dokumentoimaton prosessimuutos: ISO 9001- ja IATF 16949 -laatujärjestelmiä käyttävä toimittaja dokumentoi jokaisen tuotantovaiheen ja ilmoittaa sinulle ennen muutosta, mikä maksaa viikon etukäteen ja säästää neljänneksen myöhemmin.
Korjaus on lumoamaton. Määritä erittely toiminnon mukaan, vaadi kokojakauma ja välirajoitukset sertifikaatille ja säilytä yksi sinetöity näyte jokaisesta erästä ohjelman keston ajan.
Usein kysytyt kysymykset
Onko titaani tai päällystetty ruostumaton teräs parempi kaksinapaiselle PEM-levylle?
Molemmat toimivat. Ruostumaton teräs on halvempaa ja helpompi muotoilla; titaani voittaa siellä, missä massalla on väliä, missä ympäristö on aggressiivinen tai missä tarvitaan pidempää huoltoväliä. Ratkaiseva luku on yleensä korroosiovirran tiheys mitattuna todellisissa käyttöolosuhteissasi, ei metalliseoksen teknisissä tiedoissa.
Mitä nikkelin puhtautta SOFC-anodi tarvitsee?
Aloita rikki- ja hiilirajoista, jotka anodiprosessisi voi sietää, ja aseta sitten puhtaus sieltä. Useimmissa kermetanodeissa 99,9-prosenttinen nikkeli, jolla on tiukka hiukkaskokojakautuma, on parempi kuin nimellisesti puhtaampi erä, joka toimitetaan laajalla jakautumalla.
Voiko jauheen korvata titaanisienellä?
Yleensä ei. Sieni on sulava raaka-aine, jolla on epäsäännöllinen morfologia; jauhe on suunniteltu virtaus-, pakkaus- ja kerrostumiskäyttäytymiseen. Korvaaminen muuttaa prosessia, ei vain syöttömateriaalia.
Kuinka kauan toimittajan pätevöitymisen tulisi kestää?
Suunnittele vähintään kaksi tuotantoerää uudelle toimittajalle ja neljästä kahdeksaan viikkoa täydellistä dokumentaatiota varten, mukaan lukien puhtaustestaus ja erän jäljitettävyys. Toisen erän ohittaminen on tämän luokan kallein pikakuvake.
Jos määrität polttokennomateriaaleja, lähetä piirustus yhdessä sen huononemistilan kanssa, jota vastaan suunnittelet. Kerromme sinulle, mikä arvosana, mitkä välirajat ja muoto ratkaisee ongelman ja missä huonompi arvosana toimisi yhtä hyvin vähemmällä rahalla ja lyhyemmällä toimitusajalla. Voit ota yhteyttä materiaalitiimiimme spesifikaatioiden tarkistusta varten ennen ensimmäisen ostotilauksen tekemistä.
KETÄ OLEMME
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) perustettiin kesäkuussa 2012, ja sillä on viisi tuotantopistettä eri puolilla Kiinaa. Olemme omistautuneet erittäin puhtaan titaanin, nikkelin, kuparin, niobiumin, koboltin jne. puhdistamiseen, sulattamiseen, valuun ja prosessoimiseen ja tarjoamme täyden valikoiman elektroniikkalaatuisia metalleja, kuten erittäin puhtaita elektrolyyttisiä kiteitä, harkot, taotut harkot, jauheet ja levyt.
Tiimimme koostuu alan asiantuntijoista ja yrittäjähenkisestä henkilöstöstä, jossa on 40 metallurgista taustaa omaavaa ammattilaista, jotka kaikki ovat omistautuneet korkealaatuisten materiaalien teollistumiseen.
Tällä hetkellä yritys on saanut valmiiksi erittäin puhtaan materiaaliteollisuuden ketjunsa layoutin varmistaakseen laadun, oikea-aikaisen toimituksen ja paremman asiakaspalvelun.
Koko henkilökunta on sitoutunut ja motivoitunut ja odottaa innolla asiakkaiden tarpeita.
SERTIFIKAATIOT
LEHDISTÖ JA MEDIA
