Vật liệu pin nhiên liệu: Cách xác định nguyên liệu titan, niken và đồng
Một chương trình pin nhiên liệu hiếm khi thất bại do chọn sai phần tử. Nó thất bại vì nguyên tố phù hợp đến với hàm lượng oxy sai, phân bố kích thước hạt sai hoặc điều kiện bề mặt sai. Đó là phần khó xử khi tìm nguồn cung ứng vật liệu pin nhiên liệu: bản vẽ ghi "titan" hoặc "niken", nhưng đường quyết định liệu một ngăn xếp có tuổi thọ 8.000 giờ hay 3.000 giờ nằm ở hai hàng sâu hơn trong thông số kỹ thuật, trong giới hạn kẽ, kích thước hạt và lộ trình nóng chảy.
Quy tắc thực tế rất ngắn gọn: trước tiên hãy chọn vật liệu theo cơ chế phân hủy, sau đó theo hệ số dạng, sau đó theo cấp độ tinh khiết. Mọi thứ khác, bao gồm thương hiệu và giá cả, đều là yếu tố quyết định.
Câu trả lời ngắn gọn: Vật liệu pin nhiên liệu được chọn theo chế độ hỏng hóc
Các ngăn màng điện phân polyme và pin nhiên liệu oxit rắn được lấy từ cùng một danh mục kim loại vì những lý do trái ngược nhau. Ngăn xếp PEM chạy mát, thường ở nhiệt độ 60 đến 90 độ C và ẩm ướt, do đó, các mối đe dọa là ăn mòn tấm, nhiễm độc màng bởi các ion kim loại hòa tan và tăng điện trở tiếp xúc ở bề mặt tiếp xúc giữa tấm với lớp khuếch tán khí. SOFC hoạt động ở nhiệt độ 600 đến 900 độ C, trong đó các mối đe dọa là quá trình oxy hóa liên kết, bay hơi crom và sự giãn nở nhiệt không khớp giữa kim loại, chất điện phân và điện cực.
Sự khác biệt duy nhất đó giải thích hầu hết danh sách rút gọn tài liệu:
- Tấm lưỡng cực PEMFC: vật liệu tổng hợp than chì, thép không gỉ được phủ hoặc titan khi khối lượng thấp và khả năng chống ăn mòn đều quan trọng.
- Các kết nối SOFC: thép không gỉ ferit có lớp phủ bảo vệ, đằng sau là niobium và tantalum dành cho phần cứng phải chịu đựng được môi trường nhiệt và hóa chất khắc nghiệt hơn.
- Các điện cực và lớp xúc tác: kim loại nhóm bạch kim trong PEM, niken trong cực dương gốm kim loại niken-YSZ SOFC.
- Thu gom và cân bằng dòng điện của nhà máy: đồng không có oxy và phần cứng niken có độ tinh khiết cao.
Mua loại cao cấp hơn "chỉ để an toàn" thường không mua được gì ngoại trừ thời gian thực hiện lâu hơn và nguy cơ ô nhiễm kẽ lớn hơn, vì vật liệu được chỉ định quá mức thường được sản xuất ở nhiệt độ nhỏ hơn, ít được kiểm soát hơn.
Nơi kim loại có độ tinh khiết cao thực sự được đưa vào ngăn xếp
Ba lĩnh vực chiếm phần lớn kim loại được tiêu thụ trong hệ thống pin nhiên liệu.
Tấm lưỡng cực và kết nối
Trong ngăn xếp PEM, một tấm trên mỗi ô nhân với hàng trăm ô là chi tiết đơn hàng vật liệu đơn lẻ lớn nhất. Các tấm titan dập thường dày 0,075 đến 0,15 mm, điều này làm cho kích thước hạt và hàm lượng oxy trở nên bất thường. Lượng oxy cao hơn làm tăng áp lực dòng chảy, làm cho khuôn dập khổ mỏng dễ bị nứt và có thể đẩy điện trở tiếp xúc lên cao. Titan cấp 1 và cấp 2 chiếm ưu thế ở đây, với Ti-6Al-4V ELI yêu cầu cường độ cao hơn. Độ phẳng và độ hoàn thiện bề mặt cũng quan trọng như tính chất hóa học, vì không lớp phủ nào có thể che giấu sóng biên 50 micron.
Niken trong lớp cực dương và chất xúc tác
Trong cực dương gốm kim loại niken-YSZ, niken không phải là tác nhân phụ. Sự phân bổ kích thước hạt kiểm soát mạng lưới thẩm thấu mang điện tử và xúc tác quá trình oxy hóa nhiên liệu, do đó, một lô có tâm ở 3 micron hoạt động rất khác so với một lô có tâm ở 10 micron. Hàm lượng lưu huỳnh và carbon rất quan trọng vì cả hai đều gây độc cho bề mặt cực dương ở nhiệt độ vận hành và độ dày oxit bề mặt làm thay đổi cách hoạt động của bột trong quá trình đúc băng hoặc in lụa.
Lớp phủ, bộ thu dòng và cân bằng của nhà máy
Phần cứng bằng đồng và niken xuất hiện trong các bộ thu dòng điện, thanh cái và giàn thử nghiệm, trong đó độ dẫn điện và khả năng gia công sẽ đưa ra quyết định. Các tuyến đường phủ bột titan và các cấu trúc vận chuyển xốp. Niobi và tantalum nằm ở những vị trí có nhiệt độ cao và dễ bị ăn mòn, được chứng minh bằng tuổi thọ sử dụng chứ không phải độ dẫn điện. Phần lớn nhu cầu này tập trung ở ứng dụng năng lượng mới , trong đó các mục tiêu về độ bền của ngăn xếp chuyển trực tiếp thành thông số kỹ thuật về độ tinh khiết.
Những gì cần đưa vào đơn đặt hàng
Bảng bên dưới là phiên bản mà chúng tôi mong muốn có nhiều bản vẽ hơn. Tên hợp kim là dòng ít thông tin nhất trên đó.
| Chất liệu | Vai trò điển hình trong pin nhiên liệu | Thông số quyết định tuổi thọ sử dụng | hình thức thông thường |
|---|---|---|---|
| Titan Lớp 1 / Lớp 2 | Tấm lưỡng cực PEM, tấm cuối, bộ thu dòng | Hàm lượng oxy và hydro, kích thước hạt, độ phẳng và độ bóng bề mặt | Tấm, ống, bột |
| Ti-6Al-4V ELI | Phần cứng kết cấu cường độ cao, tấm áp lực | Hàm lượng oxy và sắt, vi cấu trúc alpha-beta | Thanh, phôi rèn |
| Niken 200/201, 99,9% trở lên | Cực dương niken-YSZ SOFC, lớp xúc tác, bộ thu dòng | Độ tinh khiết, phân bố kích thước hạt, hàm lượng lưu huỳnh và carbon | Hạt, bột, phôi |
| Đồng không có oxy | Bộ thu dòng, thanh cái, phần cứng hàn | Độ dẫn điện, hàm lượng oxy, cấu trúc hạt | Thanh, miếng, tấm, mục tiêu |
| Niobium | Công việc kết nối và phủ nhiệt độ cao | Hàm lượng tantalum và vonfram, kích thước hạt | Phôi, phôi nấu chảy |
| tantali | Phần cứng nhiệt độ cao chống ăn mòn | Độ tinh khiết, hàm lượng oxy, mật độ | Phôi, phôi nấu chảy |
Yếu tố hình thức thường quyết định nhà cung cấp chứ không phải kim loại
Hai báo giá cho "99,95% titan" có thể khác nhau gấp ba lần vì biểu mẫu đang thực hiện công việc thực tế. Tinh thể điện phân, bọt biển, bột và hạt được cung cấp theo lộ trình nấu chảy hoặc phủ. Phôi và phôi nấu chảy là sản phẩm nóng chảy. Tấm, ống, thanh, miếng và mục tiêu là các hình dạng đã hoàn thiện hoặc bán thành phẩm được mua theo số bộ phận. Nhà phát triển ngăn xếp cần tấm có tem 0,1 mm không nằm trong cùng chuỗi cung ứng với người cần bột titan 45 micron, mặc dù cả hai chứng chỉ đều ghi "Ti".
Đối với các tấm lưỡng cực, sản phẩm có thể cung cấp là tấm titan phẳng, ít oxy ở khổ mỏng, với kích thước hạt và độ hoàn thiện bề mặt được kiểm soát để việc dập hoặc khắc không bị nứt và lớp phủ có thể liên kết với nó. Yêu cầu dữ liệu về độ phẳng và ứng suất dư cùng với chứng chỉ hóa học.
Tấm titan có độ tinh khiết cao cho tấm lưỡng cực và các ứng dụng quan trọng Tấm titan cán có độ tinh khiết cao với kích thước có thể tùy chỉnh và hàm lượng tạp chất thấp, phù hợp cho ngành hàng không vũ trụ, cấy ghép y tế, thiết bị hóa học và các ứng dụng tấm lưỡng cực. Xem sản phẩm → Đối với các tuyến phủ, các lớp vận chuyển xốp và một số phương pháp luyện kim bột, bột titan là đầu vào và sự phân bố kích thước hạt cộng với hàm lượng kẽ sẽ quyết định cách nó hoạt động trong bước lắng đọng hoặc thiêu kết.
Bột titan có độ tinh khiết cao cho mục tiêu sản xuất phụ gia và phún xạ Bột titan nguyên tử hóa bằng khí với kích thước hạt có thể tùy chỉnh và độ tinh khiết cao, phù hợp cho sản xuất bồi đắp, MIM, luyện kim bột và sản xuất mục tiêu phún xạ. Xem sản phẩm → Đối với hoạt động của cực dương niken-YSZ và lớp xúc tác, hạt niken với sự phân bố kích thước được kiểm soát và hàm lượng lưu huỳnh thấp là yếu tố giúp cực dương gốm kim loại thấm điện sau hàng nghìn giờ chu trình nhiệt.
Hạt niken có độ tinh khiết cao cho chất bán dẫn và linh kiện hàng không vũ trụ Các hạt niken có kích thước nano hoặc micron có độ tinh khiết cao với kích thước có thể tùy chỉnh và mức tạp chất thấp cho các ứng dụng bán dẫn, dán dẫn điện và hàng không vũ trụ. Xem sản phẩm → Lỗi trộn phổ biến nhất mà chúng tôi thấy là thay bọt biển hoặc pha lê bằng bột hoặc phôi thay cho đĩa để tiết kiệm thời gian chuẩn bị một tuần. Lộ trình nấu chảy, thu gom kẽ và sàng lọc hạt đều khác nhau và quá trình tiếp theo thường không thể bù đắp được sự khác biệt.
Rủi ro mua sắm chỉ xuất hiện sau 1.000 giờ
Hầu hết mọi khiếu nại quan trọng trong danh mục này là một trong năm vấn đề và bốn trong số đó không thể nhìn thấy được trên chứng chỉ phân tích tiêu chuẩn.
- Ô nhiễm kẽ: oxy, nitơ, hydro và carbon tích tụ trong quá trình nóng chảy hoặc ủ. Nó làm tăng điện trở suất, làm giòn tấm mỏng và thay đổi trạng thái rão ở nhiệt độ cao.
- Độ trôi điều kiện bề mặt: độ dày oxit và cặn gia công làm thay đổi điện trở tiếp xúc và độ bám dính của lớp phủ, do đó, hai lô có thành phần hóa học giống hệt nhau có thể hoạt động khác nhau trong ngăn xếp.
- Đuôi phân bố kích thước hạt: trung bình 3 micron có ý nghĩa rất nhỏ nếu 15% lô nằm trên 15 micron. Yêu cầu D10, D50 và D90, không một con số nào.
- Khoảng trống trong khả năng truy xuất nguồn gốc: số lô nấu chảy không thể truy nguyên về số nhiệt khiến cho việc phân tích nguyên nhân gốc rễ không thể thực hiện được sau khi ống khói bị hỏng.
- Thay đổi quy trình không có giấy tờ: nhà cung cấp chạy hệ thống chất lượng ISO 9001 và IATF 16949 sẽ ghi lại từng bước sản xuất và thông báo cho bạn trước khi thay đổi, chi phí này sẽ phải trả trước một tuần và tiết kiệm một quý sau đó.
Việc sửa chữa là vô duyên. Xác định thông số kỹ thuật theo chức năng, yêu cầu phân bổ kích thước và giới hạn xen kẽ trên chứng chỉ và giữ lại một mẫu được niêm phong từ mỗi lô trong suốt thời gian của chương trình.
Câu hỏi thường gặp
Titan hay thép không gỉ được phủ tốt hơn cho tấm lưỡng cực PEM?
Cả hai đều hoạt động. Thép không gỉ rẻ hơn và dễ tạo hình hơn; titan chiến thắng ở những nơi có khối lượng lớn, nơi có môi trường khắc nghiệt hoặc khi cần thời gian bảo dưỡng dài hơn. Con số quyết định thường là mật độ dòng ăn mòn được đo trong điều kiện vận hành thực tế của bạn chứ không phải bảng dữ liệu hợp kim.
Độ tinh khiết niken nào mà cực dương SOFC cần?
Bắt đầu từ giới hạn lưu huỳnh và cacbon mà quy trình anode của bạn có thể chịu đựng được, sau đó thiết lập độ tinh khiết từ đó. Đối với hầu hết các cực dương gốm kim loại, niken 99,9% với sự phân bố kích thước hạt chặt chẽ sẽ vượt trội hơn so với lô có độ tinh khiết cao hơn danh nghĩa được cung cấp với sự phân bố rộng rãi.
Miếng bọt biển titan có thể thay thế cho bột được không?
Thường thì không. Bọt biển là nguyên liệu nóng chảy có hình thái không đều; bột được thiết kế cho hoạt động chảy, đóng gói và lắng đọng. Sự thay thế làm thay đổi quá trình chứ không chỉ nguyên liệu đầu vào.
Việc đánh giá nhà cung cấp phải mất bao lâu?
Lập kế hoạch tối thiểu hai lô sản xuất cho nhà cung cấp mới và bốn đến tám tuần để có tài liệu đầy đủ bao gồm kiểm tra độ tinh khiết và truy xuất nguồn gốc lô hàng. Bỏ qua lô thứ hai là lối tắt đắt nhất trong danh mục này.
Nếu bạn đang chỉ định vật liệu pin nhiên liệu, hãy gửi bản vẽ cùng với chế độ xuống cấp mà bạn đang thiết kế. Chúng tôi sẽ cho bạn biết loại nào, giới hạn xen kẽ nào và hình thức nào thực sự giải quyết được vấn đề và loại nào thấp hơn sẽ hoạt động tốt với ít tiền hơn và ít thời gian thực hiện hơn. bạn có thể liên hệ với nhóm vật liệu của chúng tôi để xem xét thông số kỹ thuật trước khi đơn đặt hàng đầu tiên được phát hành.
CHÚNG TÔI LÀ AI
Công ty TNHH Vật liệu mới Ninh Ba Chuangrun (CRNMC) được thành lập vào tháng 6 năm 2012 và có năm cơ sở sản xuất trên khắp Trung Quốc. Chúng tôi chuyên tinh chế, nấu chảy, đúc và xử lý titan, niken, đồng, niobium, coban, v.v. có độ tinh khiết cao và cung cấp đầy đủ các kim loại cấp điện tử, chẳng hạn như tinh thể điện phân có độ tinh khiết cao, thỏi, phôi rèn, bột và tấm.
Đội ngũ của chúng tôi bao gồm các chuyên gia trong ngành và đội ngũ nhân viên kinh doanh gồm 40 chuyên gia có nền tảng về luyện kim, tất cả đều cống hiến cho công nghiệp hóa các vật liệu cao cấp.
Hiện tại, công ty đã hoàn thành việc bố trí chuỗi công nghiệp vật liệu siêu tinh khiết để đảm bảo chất lượng, giao hàng đúng hẹn và cải thiện dịch vụ khách hàng.
Tất cả nhân viên đều cam kết và năng động và mong muốn đáp ứng yêu cầu của khách hàng.
GIẤY CHỨNG NHẬN
BÁO CHÍ & TRUYỀN THÔNG
