Placas bipolares de titanio para electrolizadores PEM

Nombre del producto: Placa bipolar

Aplicación: Producción de hidrógeno mediante electrólisis del agua, baterías de nueva energía, pilas de combustible generadoras de hidrógeno
Material: Titanio, acero inoxidable, cobre, níquel
Pureza del titanio: 99.7%
Grado: GR1 / GR2
Especificación: Personalizado según los dibujos
Método de procesamiento: CNC / Grabado

1. Proceso de producción de placas bipolares de titanio

Las placas bipolares de titanio son componentes esenciales en pilas de combustible PEM y electrolizadores de agua PEM. Son responsables de distribuir gases/líquidos, conducir electricidad y soportar el conjunto membrana-electrodo. El proceso de producción implica varios pasos clave:

1.1. Selección de materia prima

• Material: Titanio comercialmente puro (por ejemplo, Grado 1 o Grado 2) o aleaciones de titanio.

• Espesor: Típicamente oscila entre 0,1 mm y 1 mm, dependiendo de la aplicación.

1.2. Pretratamiento de la superficie

• Decapado: Elimina las capas de óxido superficial y los contaminantes.

• Granallado o pulido mecánico: Mejora la rugosidad de la superficie para una mejor adhesión del recubrimiento.

1.3. Formación del campo de flujo

Los canales de flujo están diseñados para gestionar el flujo de gases o líquidos. Los métodos de formación comunes incluyen:

(a) Estampado

• Formación a alta velocidad utilizando matrices de precisión.

• Adecuado para la producción en masa.

• Requiere moldes duraderos y de alto costo.

(b) Conformado por laminación

• Técnica de producción continua.

• Utilizado para patrones de canales más simples o rectos.

(c) Grabado químico

• Patronaje preciso mediante fotolitografía y grabado con ácido.

• Mejor para estructuras complejas o finas.

• Mayor costo e implica la gestión de residuos químicos.

(d) Mecanizado por láser o EDM

• Técnicas de alta precisión adecuadas para I+D o pequeños lotes.

• Permite estructuras de campo de flujo muy finas y personalizadas.

1.4. Soldadura (para montaje)

Dos láminas de titanio estampadas pueden unirse para crear una placa bipolar sellada:

• Soldadura láser o unión por difusión: Asegura un alto rendimiento de sellado e integridad estructural.

1.5. Tratamiento de recubrimiento superficial

El titanio tiende a formar una capa de óxido no conductora (TiO₂), que afecta el rendimiento eléctrico. Se aplican recubrimientos superficiales para mejorar la conductividad y la resistencia a la corrosión.

Tipos de recubrimientos típicos:

• Recubrimientos a base de carbono: Grafeno, nanotubos de carbono.

• Metales nobles: Platino u oro (excelente conductividad y resistencia a la corrosión, pero costoso).

• Cerámicas conductoras: Nitruro de titanio (TiN), nitruro de niobio (NbN).

1.6. Pruebas de calidad

• Prueba de estanqueidad al gas: Para asegurar el sellado.

• Prueba de conductividad eléctrica

• Prueba de resistencia a la corrosión

• Inspección de precisión dimensional

2. Aplicaciones de las placas bipolares de titanio

Las placas bipolares de titanio se utilizan en varios sistemas electroquímicos, incluyendo:

2.1. Electrolizadores de agua de membrana de intercambio protónico (PEMWE)

• Entorno ácido agresivo y condiciones de alto voltaje.

• El titanio ofrece una excelente resistencia a la corrosión y durabilidad.

2.2. Pilas de combustible PEM (PEMFC)

• Las propiedades ligeras y resistentes a la corrosión son ideales para aplicaciones portátiles, automotrices y aeroespaciales.

2.3. Celdas electrolíticas

• Utilizadas en el procesamiento químico, el tratamiento del agua y la producción de hidrógeno verde.

3. Ventajas de las placas bipolares de titanio

4. Desafíos

Si bien las placas bipolares de titanio tienen muchas ventajas, algunos desafíos incluyen:

• Alto costo del material: El titanio y sus recubrimientos son caros.

• Dificultad de procesamiento: El titanio es más difícil de formar y mecanizar que el acero.

• La conductividad superficial necesita optimización: La capa de óxido natural requiere un tratamiento superficial eficaz para mantener la conductividad.