Plaques bipolaires en titane pour électrolyseur PEM

Nom du produit : Plaque bipolaire

Application : Production d'hydrogène par électrolyse de l'eau, batteries à énergie nouvelle, piles à combustible générant de l'hydrogène
Matériau : Titane, acier inoxydable, cuivre, nickel
Pureté du titane : 99,7 %
Grade : GR1 / GR2
Spécification : Personnalisé selon les dessins
Méthode de traitement : CNC / Gravure

1. Processus de production des plaques bipolaires en titane

Les plaques bipolaires en titane sont des composants essentiels dans les piles à combustible PEM et les électrolyseurs d'eau PEM. Elles sont chargées de distribuer les gaz/liquides, de conduire l'électricité et de soutenir l'ensemble membrane-électrode. Le processus de production comprend plusieurs étapes clés :

1.1. Sélection des matières premières

• Matériau: Titane commercialement pur (par exemple, Grade 1 ou Grade 2) ou alliages de titane.

• Épaisseur: Généralement comprise entre 0,1 mm et 1 mm selon l'application.

1.2. Prétraitement de surface

• Décapage: Élimine les couches d'oxyde de surface et les contaminants.

• Sablage ou polissage mécanique: Améliore la rugosité de surface pour une meilleure adhérence du revêtement.

1.3. Formation du champ d'écoulement

Les canaux d'écoulement sont conçus pour gérer le flux de gaz ou de liquides. Les méthodes de formage courantes comprennent :

(a) Estampage

• Formage à grande vitesse utilisant des matrices de précision.

• Convient à la production de masse.

• Nécessite des moules durables et coûteux.

(b) Formage au rouleau

• Technique de production continue.

• Utilisée pour des motifs de canaux plus simples ou droits.

(c) Gravure chimique

• Modélisation précise par photolithographie et gravure à l'acide.

• Idéale pour les structures complexes ou fines.

• Coût plus élevé et implique la gestion des déchets chimiques.

(d) Usinage laser ou EDM

• Techniques de haute précision adaptées à la R&D ou aux petites séries.

• Permet des structures de champ d'écoulement très fines et personnalisées.

1.4. Soudure (pour l'assemblage)

Deux feuilles de titane modelées peuvent être assemblées pour créer une plaque bipolaire scellée :

• Soudure laser ou liaison par diffusion: Assure une haute performance d'étanchéité et une intégrité structurelle.

1.5. Traitement de revêtement de surface

Le titane a tendance à former une couche d'oxyde non conductrice (TiO₂), ce qui affecte les performances électriques. Des revêtements de surface sont appliqués pour améliorer la conductivité et la résistance à la corrosion.

Types de revêtements typiques:

• Revêtements à base de carbone: Graphène, nanotubes de carbone.

• Métaux nobles: Platine ou or (excellente conductivité et résistance à la corrosion, mais coûteux).

• Céramiques conductrices: Nitrure de titane (TiN), nitrure de niobium (NbN).

1.6. Contrôle qualité

• Test d'étanchéité aux gaz: Pour assurer l'étanchéité.

• Test de conductivité électrique

• Test de résistance à la corrosion

• Contrôle de la précision dimensionnelle

2. Applications des plaques bipolaires en titane

Les plaques bipolaires en titane sont utilisées dans divers systèmes électrochimiques, notamment :

2.1. Électrolyseurs d'eau à membrane échangeuse de protons (PEMWE)

• Environnement acide agressif et conditions de haute tension.

• Le titane offre une excellente résistance à la corrosion et une grande durabilité.

2.2. Piles à combustible PEM (PEMFC)

• Les propriétés légères et résistantes à la corrosion sont idéales pour les applications portables, automobiles et aérospatiales.

2.3. Cellules électrolytiques

• Utilisées dans le traitement chimique, le traitement de l'eau et la production d'hydrogène vert.

3. Avantages des plaques bipolaires en titane

4. Défis

Bien que les plaques bipolaires en titane présentent de nombreux avantages, certains défis incluent :

• Coût élevé des matériaux: Le titane et ses revêtements sont chers.

• Difficulté de traitement: Le titane est plus difficile à former et à usiner que l'acier.

• La conductivité de surface doit être optimisée: La couche d'oxyde naturelle nécessite un traitement de surface efficace pour maintenir la conductivité.