Fibra de titanio de la capa de difusión de gas de combustible de combustible de hidrógeno para la mejora general del rendimiento celular

Detalles del producto

Las celdas de combustible de hidrógeno, una tecnología prometedora de energía limpia, han ganado una atención significativa debido a su alta eficiencia y propiedades de emisión cero. El núcleo de estas celdas de combustible es el conjunto del electrodo de membrana (MEA), donde se producen reacciones químicas para convertir el hidrógeno en electricidad. Un componente crucial dentro del MEA es la capa de difusión de gas (GDL), que juega un papel instrumental en la optimización del rendimiento celular. Un material avanzado utilizado para este propósito es el fieltro de fibra de titanio, que sirve como una capa de difusión de gas de celda de combustible de hidrógeno, que ofrece mejoras en el manejo del agua y el rendimiento general de las células.

Comprender la capa de difusión de gas (GDL)

El GDL está intercalado entre la membrana recubierta de catalizador (CCM) y las placas bipolares en una pila de celdas de combustible. Sus funciones principales incluyen:

1. Distribuir hidrógeno y oxígeno. Proporciona vías para los gases reactivos (hidrógeno y oxígeno) para alcanzar los sitios de catalizador de manera uniforme.

2. Administre el transporte de agua. La gestión eficiente del agua es crítica en las celdas de combustible PEM (membrana de intercambio de protones) porque la reacción produce agua como subproducto. El GDL debe permitir la eliminación del exceso de agua líquida mientras retiene suficiente humedad para mantener la membrana hidratada.

3. Conducción eléctrica. El GDL también actúa como un conductor eléctrico, transfiriendo electrones desde la capa de catalizador a la placa bipolar.

4. Soporte mecánico. Ofrece soporte estructural al CCM frágil, asegurando la estabilidad mecánica en condiciones de funcionamiento.

Fieltro de fibra de titanio: un material GDL de alto rendimiento

El fieltro de fibra de titanio, con sus propiedades únicas, se destaca como una opción ideal para el GDL en las celdas de combustible de hidrógeno. Este material está compuesto por fibras de titanio entrelazadas que forman una estructura tridimensional porosa. Aquí hay varios aspectos que resaltan sus beneficios:

1. Excelente estabilidad química. El titanio exhibe una excelente resistencia a la corrosión contra ambientes ácidos como los que se encuentran en las celdas de combustible PEM donde el ácido sulfúrico está presente como portador de protones. Esta propiedad garantiza una larga vida operativa y minimiza la degradación con el tiempo.

2. Resistencia mecánica superior. La resistencia inherente y la durabilidad de las fibras de titanio hacen que se sienta lo suficientemente robusto como para resistir las fuerzas de compresión durante el ensamblaje y resistir el desgaste durante la operación. Esta característica mantiene un contacto consistente entre el GDL y otros componentes, mejorando así el rendimiento celular.

3. Porosidad y tortuosidad óptimas. La porosidad del fieltro se puede adaptar para facilitar la difusión de gas eficiente mientras se mantiene el transporte de agua adecuado. La ruta tortuosa creada por las fibras interconectadas mejora la acción capilar, lo que permite un mejor control sobre la distribución del agua dentro de la célula.

4. Baja resistencia eléctrica. El titanio tiene baja resistividad eléctrica, lo que le permite realizar electrones de manera efectiva desde la capa de catalizador hasta la placa bipolar. Esto reduce las pérdidas óhmicas y contribuye a una mayor potencia de salida y eficiencia.

5. Conductividad térmica mejorada. En comparación con los GDL convencionales a base de carbono, el fieltro de fibra de titanio ofrece una conductividad térmica mejorada. Este atributo ayuda a disipar el calor generado durante las reacciones electroquímicas de manera más eficiente, evitando los puntos calientes y prolongando la vida útil de la celda de combustible.

6. Compatibilidad ambiental. Al estar a base de metal, el titanio no libera partículas o productos químicos nocivos cuando se expone a altas temperaturas o durante la degradación, lo que lo hace ecológico y seguro para su uso en aplicaciones automotrices y estacionarias.