Mga Material ng Fuel Cell: Paano Tukuyin ang Titanium, Nickel at Copper Feedstock
Ang isang fuel cell program ay bihirang mabigo dahil maling elemento ang napili. Nabigo ito dahil dumating ang tamang elemento na may maling nilalaman ng oxygen, maling pamamahagi ng laki ng particle, o maling kondisyon sa ibabaw. Iyan ang awkward na bahagi ng pagkuha ng mga materyales ng fuel cell: ang drawing ay nagsasabing "titanium" o "nickel," ngunit ang linya na magpapasya kung ang isang stack ay tatagal ng 8,000 oras o 3,000 ay nasa dalawang hanay sa ibaba ng detalye, sa mga interstitial na limitasyon, ang laki ng butil at ang ruta ng pagkatunaw.
Ang praktikal na tuntunin ay maikli: piliin muna ang materyal sa pamamagitan ng mekanismo ng pagkasira, pagkatapos ay sa pamamagitan ng form factor, pagkatapos ay sa pamamagitan ng grado ng kadalisayan. Ang lahat ng iba pa, kabilang ang tatak at presyo, ay isang tiebreaker.
Ang Maikling Sagot: Ang Mga Materyales ng Fuel Cell ay Pinili ayon sa Failure Mode
Ang polymer electrolyte membrane stack at solid oxide fuel cells ay kumukuha mula sa parehong metal catalog para sa magkasalungat na dahilan. Ang isang stack ng PEM ay malamig, karaniwang 60 hanggang 90 degrees Celsius, at basa, kaya ang mga banta ay plate corrosion, pagkalason sa lamad ng mga dissolved metal ions, at pagtaas ng contact resistance sa plate-to-gas-diffusion-layer interface. Ang isang SOFC ay tumatakbo sa 600 hanggang 900 degrees Celsius, kung saan ang mga banta ay interconnect oxidation, chromium volatilization, at thermal expansion mismatch sa pagitan ng metal, electrolyte at electrodes.
Ipinapaliwanag ng nag-iisang pagkakaiba na iyon ang karamihan sa materyal na shortlist:
- PEMFC bipolar plates: graphite composites, coated stainless steel, o titanium kung saan parehong mahalaga ang mababang masa at corrosion resistance.
- SOFC interconnects: ferritic stainless steel na may protective coating, at sa likod nito ay niobium at tantalum para sa hardware na dapat makaligtas sa mas mahigpit na thermal at chemical duty.
- Mga electrodes at catalyst layer: mga platinum-group na metal sa PEM, nickel sa SOFC nickel-YSZ cermet anodes.
- Kasalukuyang koleksyon at balanse ng halaman: walang oxygen na tanso at high-purity na nickel hardware.
Ang pagbili ng mas mataas na grado "para maging ligtas lang" ay karaniwang walang binibili maliban sa mas mahabang oras ng pag-uuna at mas malaking panganib ng interstitial contamination, dahil ang labis na tinukoy na materyal ay kadalasang ginagawa sa mas maliliit at hindi gaanong kontroladong mga init.
Kung Saan Talagang Pumapasok ang Mga High-Purity Metal sa Stack
Tatlong lugar ang account para sa napakaraming metal na natupok sa isang fuel cell system.
Bipolar Plate at Interconnects
Sa isang stack ng PEM, ang isang plate sa bawat cell na pinarami ng daan-daang mga cell ay ang pinakamalaking item sa linya ng solong materyal. Ang mga naselyohang plato ng titanium ay kadalasang 0.075 hanggang 0.15 mm ang kapal, na ginagawang kahit ano ang laki ng butil at nilalaman ng oxygen maliban sa akademiko. Ang mas mataas na oxygen ay nagpapataas ng stress sa daloy, ginagawang thin-gauge stamping crack-prone, at maaaring itulak ang contact resistance pataas. Nangibabaw dito ang Grade 1 at Grade 2 titanium, na may Ti-6Al-4V ELI kung saan kinakailangan ang mas mataas na lakas. Ang flatness at surface finish ay mahalaga gaya ng chemistry, dahil walang coating ang makakapagtago ng 50 micron edge wave.
Nickel sa Anodes at Catalyst Layers
Sa isang nickel-YSZ cermet anode, ang nickel ay hindi isang sumusuportang aktor. Kinokontrol ng pamamahagi ng laki ng butil ang network ng percolation na nagdadala ng mga electron at nagpapagana ng oksihenasyon ng gasolina, kaya ang isang batch na nakasentro sa 3 micron ay kumikilos na ibang-iba mula sa isang nakasentro sa 10 microns. Mahalaga ang sulfur at carbon content dahil parehong nilalason ang surface ng anode sa operating temperature, at nagbabago ang kapal ng surface oxide kung paano kumikilos ang powder sa panahon ng tape casting o screen printing.
Mga Coating, Kasalukuyang Kolektor at Balanse ng Halaman
Lumilitaw ang copper at nickel hardware sa mga kasalukuyang collector, busbar at test rig, kung saan ang conductivity at machinability ang nagtutulak ng desisyon. Ang titanium powder feed ay mga ruta ng coating at mga buhaghag na istruktura ng transportasyon. Ang Niobium at tantalum ay nakaupo sa mataas na temperatura at corrosion-critical na mga posisyon, na nabibigyang-katwiran ng buhay ng serbisyo kaysa sa conductivity. Malaking bahagi ng demand na ito ang tumutuon sa mga bagong aplikasyon ng enerhiya , kung saan ang mga target ng stack durability ay direktang nagsasalin sa isang purity specification.
Ano ang Ilalagay sa Purchase Order
Ang talahanayan sa ibaba ay ang bersyon na nais naming magkaroon ng higit pang mga guhit. Ang pangalan ng haluang metal ay ang hindi bababa sa nagbibigay-kaalaman na linya dito.
| materyal | Karaniwang papel sa isang fuel cell | Spec na nagpapasya sa buhay ng serbisyo | Karaniwang anyo |
|---|---|---|---|
| Titanium Grade 1 / Grade 2 | PEM bipolar plates, end plates, kasalukuyang collectors | Oxygen at hydrogen content, laki ng butil, flatness at surface finish | Plato, tubo, pulbos |
| Ti-6Al-4V ELI | High-strength structural hardware, pressure plates | Oxygen at iron content, alpha-beta microstructure | Bar, forging stock |
| Nickel 200 / 201, 99.9% at mas mataas | SOFC nickel-YSZ anodes, catalyst layers, kasalukuyang collectors | Kadalisayan, pamamahagi ng laki ng butil, sulfur at nilalaman ng carbon | Particle, pulbos, ingot |
| Walang oxygen na tanso | Mga kasalukuyang kolektor, busbar, brazing hardware | Conductivity, nilalaman ng oxygen, istraktura ng butil | Pamalo, piraso, plato, target |
| Niobium | Mataas na temperatura na pagkakakonekta at gawaing patong | Tantalum at tungsten na nilalaman, laki ng butil | Ingot, tunaw na ingot |
| Tantalum | Mataas na temperatura na hardware na lumalaban sa kaagnasan | Kadalisayan, nilalaman ng oxygen, density | Ingot, tunaw na ingot |
Ang Form Factor ay Karaniwang Nagpapasya sa Supplier, Hindi sa Metal
Dalawang quote para sa "99.95% titanium" ay maaaring mag-iba sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng tatlo, dahil ang form ay gumagawa ng tunay na gawain. Ang electrolytic na kristal, espongha, pulbos at particle ay nagpapakain sa isang ruta ng pagkatunaw o patong. Ang ingot at smelted ingot ay mga natutunaw na output. Ang plato, tubo, baras, piraso at target ay tapos na o semi-tapos na mga hugis na binili laban sa isang numero ng bahagi. Ang isang stack developer na nangangailangan ng 0.1 mm na naselyohang plato ay wala sa kaparehong supply chain tulad ng isang nangangailangan ng 45 micron titanium powder, kahit na ang parehong mga sertipiko ay may nakasulat na "Ti."
Para sa mga bipolar plate, ang deliverable ay flat, low-oxygen titanium plate sa manipis na gauge, na may sukat ng butil at surface finish na kinokontrol upang hindi ito mabitak ng stamping o etching at ang isang coating ay makakadikit dito. Humingi ng flatness at natitirang stress data sa tabi ng chemistry certificate.
High-Purity Titanium Plate para sa Bipolar Plate at Kritikal na Application High-purity rolled titanium plate na may mga nako-customize na dimensyon at mababang impurity content, na angkop para sa aerospace, mga medikal na implant, kagamitang kemikal, at mga application ng bipolar plate. Tingnan ang Produkto → Para sa mga ruta ng coating, porous na transport layer at ilang powder-metallurgy approach, ang titanium powder ang input, at ang pamamahagi ng laki ng particle at interstitial na content ang magpapasya kung paano ito kumikilos sa deposition o sintering step.
High-Purity Titanium Powder para sa Additive Manufacturing at Sputtering Target Gas-atomized titanium powder na may nako-customize na laki ng particle at mataas na kadalisayan, angkop para sa additive manufacturing, MIM, powder metalurgy, at sputtering target production. Tingnan ang Produkto → Para sa nickel-YSZ anodes at catalyst-layer work, nickel particle na may kontroladong laki ng distribution at mababang sulfur ang nagpapanatili sa isang cermet anode na kumakalat pagkatapos ng libu-libong oras ng thermal cycling.
High-Purity Nickel Particle para sa Semiconductors at Aerospace Components High-purity micron- o nano-sized na nickel particle na may mga nako-customize na dimensyon at mababang antas ng impurity para sa semiconductor, conductive paste, at aerospace application. Tingnan ang Produkto → Ang pinakakaraniwang error sa paghahalo na nakikita namin ay ang pagpapalit ng espongha o kristal para sa pulbos, o ingot para sa plato, upang makatipid ng isang linggo ng lead time. Ang ruta ng pagtunaw, interstitial pickup at grain refinement lahat ay magkakaiba, at ang downstream na proseso ay kadalasang hindi makakabawi sa pagkakaiba.
Mga Panganib sa Pagkuha na Lumalabas Lamang Pagkalipas ng 1,000 Oras
Halos bawat reklamo ng mga materyales sa kategoryang ito ay isa sa limang isyu, at apat sa mga ito ay hindi nakikita sa isang karaniwang sertipiko ng pagsusuri.
- Interstitial contamination: oxygen, nitrogen, hydrogen at carbon na nakukuha sa panahon ng pagtunaw o pagsusubo. Ito ay nagpapataas ng resistivity, nagbubuga ng manipis na plato, at nagbabago ng high-temperature creep na gawi.
- Pag-anod ng kundisyon sa ibabaw: ang kapal ng oxide at nalalabi sa machining ay nagbabago sa paglaban ng contact at pagdirikit ng coating, kaya maaaring magkaiba ang pagkilos ng dalawang batch na may magkaparehong chemistry sa stack.
- Mga buntot sa pamamahagi ng laki ng butil: ang median na 3 microns ay nangangahulugan ng maliit kung 15 porsiyento ng batch ay nasa itaas ng 15 microns. Humingi ng D10, D50 at D90, hindi isang numero.
- Traceability gaps: ang isang melting lot number na hindi ma-trace pabalik sa isang heat number ay ginagawang imposible ang root-cause analysis pagkatapos ng stack failure.
- Hindi dokumentadong pagbabago sa proseso: ang isang supplier na nagpapatakbo ng ISO 9001 at IATF 16949 na mga sistema ng kalidad ay magdodokumento sa bawat hakbang sa produksyon at aabisuhan ka bago ang isang pagbabago, na nagkakahalaga ng isang linggo sa harap at makatipid ng isang quarter mamaya.
Ang pag-aayos ay hindi nakakaakit. Tukuyin ang detalye ayon sa function, kailanganin ang pamamahagi ng laki at mga interstitial na limitasyon sa certificate, at panatilihin ang isang selyadong sample mula sa bawat lot para sa buhay ng programa.
Mga Madalas Itanong
Mas maganda ba ang titanium o coated stainless steel para sa isang PEM bipolar plate?
Parehong gumagana. Ang hindi kinakalawang na asero ay mas mura at mas madaling mabuo; Panalo ang titanium kung saan mahalaga ang masa, kung saan agresibo ang kapaligiran, o kung saan kailangan ng mas mahabang agwat ng serbisyo. Ang nagpapasya na numero ay karaniwang corrosion current density na sinusukat sa ilalim ng iyong aktwal na mga kondisyon sa pagpapatakbo, hindi ang alloy datasheet.
Anong nickel purity ang kailangan ng SOFC anode?
Magsimula sa mga limitasyon ng sulfur at carbon na maaaring tiisin ng iyong proseso ng anode, pagkatapos ay itakda ang kadalisayan mula doon. Para sa karamihan ng mga cermet anode, ang 99.9% na nickel na may masikip na pamamahagi ng laki ng particle ay higit na gumaganap ng mas mataas na kadalisayan na batch na ibinibigay na may malawak na pamamahagi.
Pwede bang palitan ng powder ang titanium sponge?
Kadalasan hindi. Ang espongha ay isang natutunaw na feedstock na may hindi regular na morpolohiya; Ang pulbos ay ininhinyero para sa pag-uugali ng daloy, pag-iimpake at pag-deposition. Binabago ng substitution ang proseso, hindi lang ang input material.
Gaano katagal dapat tumagal ang kwalipikasyon ng supplier?
Magplano ng dalawang minimum na lot ng produksyon para sa isang bagong supplier, at apat hanggang walong linggo para sa buong dokumentasyon kabilang ang purity testing at lot traceability. Ang paglaktaw sa pangalawang lote ay ang pinakamahal na shortcut sa kategoryang ito.
Kung tinutukoy mo ang mga materyales ng fuel cell, ipadala ang drawing kasama ng degradation mode na iyong idinisenyo laban. Sasabihin namin sa iyo kung aling grado, aling mga interstitial na limitasyon at aling anyo ang aktwal na lumulutas sa problema, at kung saan ang isang mas mababang grado ay gaganap nang kasinghusay para sa mas kaunting pera at mas kaunting oras ng pag-lead. kaya mo makipag-ugnayan sa aming pangkat ng mga materyales para sa pagsusuri ng detalye bago mailabas ang unang purchase order.
SINO TAYO
Ang Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) ay itinatag noong Hunyo 2012 at mayroong limang production base sa buong China. Kami ay nakatuon sa paglilinis, pagtunaw, pag-cast, at pagproseso ng high-purity na titanium, nickel, copper, niobium, cobalt, atbp., at nagbibigay ng buong hanay ng mga electronic-grade na metal, tulad ng high-purity electrolytic crystals, ingots, forged ingots, powders, at plates.
Ang aming team ay binubuo ng mga eksperto sa industriya at isang entrepreneurial staff ng 40 propesyonal na may metalurhiko background, na lahat ay nakatuon sa industriyalisasyon ng mga high-end na materyales.
Sa kasalukuyan, nakumpleto na ng kumpanya ang layout ng ultra-pure material na chain ng industriya nito upang matiyak ang kalidad, on-time na paghahatid, at pinahusay na serbisyo sa customer.
Ang lahat ng kawani ay nakatuon at may motibasyon at umaasa na matugunan ang mga kinakailangan ng customer.
MGA SERTIPIKASYON
PRESS at MEDIA
