Dans les processus d'électrolyse alcaline de l'eau et de production chlore-soude, la conception du substrat d'électrode et des couches de diffusion fluidique détermine directement l'efficacité de l'électrolyse et la stabilité opérationnelle à long terme. Les grilles en nickel classiques ou les mousses de nickel, bien qu'elles offrent une certaine porosité, peinent souvent à équilibrer résistance mécanique, uniformité de la taille des pores et faible résistance de contact à une épaisseur de seulement 0,25 mm. Pour répondre à ce besoin technique, TOPTITECH a développé une plaque frittée en nickel poreux d'une épaisseur de 0,25 mm et de dimensions 100×100 mm, présentant une porosité contrôlée d'environ 40 %.

Grâce à un processus de frittage à haute température, les particules de poudre de nickel établissent des liaisons métallurgiques, formant un réseau tridimensionnel de pores interconnectés avec une tortuosité maîtrisée. Cette structure atteint un équilibre entre porosité élevée et résistance à la déformation à une échelle ultra‑mince, offrant une nouvelle solution pour les écoulements gaz-liquide diphasiques et la conduction électronique lors de l'électrolyse.

Comparée aux matériaux poreux en nickel traditionnels, la principale particularité de cette plaque frittée est d'être « mince mais rigide ». La porosité de 40 % n'est pas la valeur maximale atteignable, mais un paramètre optimisé pour favoriser le détachement rapide des bulles et le renouvellement de l'électrolyte pendant les réactions de dégagement d'hydrogène et d'oxygène. L'épaisseur de 0,25 mm réduit significativement la distance de transport ionique et diminue les pertes par polarisation ohmique.

Spécifications du produitscription

Matériau : nickel pur
Dimensions : 100 × 100 × 0,25 mm
Porosité : environ 40 %
Taille des pores : 10 microns
Technique : frittage

Structure autoportante rigide submillimétrique
Maintient une excellente planéité et une résistance à la compression à une épaisseur de 0,25 mm, sans nécessiter de grille de support supplémentaire. La liaison frittée par col assure des forces interparticulaires bien supérieures à celles des comprimés verts mécaniquement pressés, adaptée aux électrolyseurs nécessitant une forte précharge d'assemblage.

Canaux poreux à faible tortuosité
À 40 % de porosité, la distribution moyenne de la taille des pores est concentrée, avec une tortuosité des pores inférieure à celle des mousses de nickel. Cela facilite le détachement rapide des bulles de H₂ ou O₂ de la surface de l'électrode, réduisant la surtension d'activation causée par le recouvrement des bulles.

Résistance à long terme à la corrosion en milieu alcalin
La matrice en nickel pur forme un film passif stable dans les environnements alcalins chauds concentrés (25–35 % en poids de KOH, 80–90 °C). Aucun agent porogène résiduel ni impureté de liant ne subsiste dans la structure frittée, évitant l'introduction d'éléments toxiques comme le fer ou le chlore.

Interface à double gradient adaptable
Différentes distributions granulométriques de poudre de nickel peuvent être appliquées sur les faces supérieure (côté électrolyte) et inférieure (côté champ d'écoulement) lors du frittage, créant un gradient de taille de pores. Par exemple, des pores fins du côté électrolyse limitent la pénétration du catalyseur, tandis que des pores plus gros du côté champ d'écoulement améliorent le transport de l'électrolyte.

Applications

Collecteur de courant anodique pour l'électrolyse alcaline de l'eau (AWE)
Remplace la mousse de nickel comme couche support pour la réaction de dégagement d'oxygène (OER). La structure en plaque mince de 0,25 mm réduit la chute de tension ohmique côté anode, tandis que la porosité de 40 % offre des voies d'évacuation à faible résistance pour les bulles d'oxygène et limite l'épaississement continu du film passif de la matrice nickel sous fort potentiel.

Couche de diffusion cathodique dans les électrolyseurs à espace nul
Dans les électrolyseurs de type filtre‑presse, cette plaque frittée agit comme une couche de diffusion tampon résiliente entre la cathode et le diaphragme. Sa surface rigide et plane minimise le risque de perforation du diaphragme, tandis que la structure poreuse assure un rinçage rapide des bulles d'hydrogène vers les canaux d'écoulement.

Support d'assemblage membrane‑électrode (AME) dans les compresseurs électrochimiques à hydrogène
Sert de couche de transport poreuse du côté anodique des pompes électrochimiques à hydrogène. L'épaisseur de 0,25 mm réduit la résistance à la diffusion de l'hydrogène, tandis que la porosité de 40 % maintient une capacité de gestion gaz-liquide adaptée pour éviter l'ennoyage.

Électrode d'essai pour l'électrolyse secondaire de saumure dans l'industrie chlore‑soude
Dans les cellules électrolytiques de laboratoire, cette plaque frittée peut servir de substrat d'électrode de travail pour la réaction de dégagement de chlore (CER). Ses dimensions sont compatibles avec les porte‑électrodes plans standard.