Feutre de titane pour électrolyseur

1) Utilisationfeutre fritté de titaneen tant que couche de diffusion de gaz de pile à combustible, la fibre de carbone est facile à corroder;

(2) Feutre fritté de titaneméthode de revêtement comprenant la méthode de revêtement - cuisson, placage par impulsions ;

L'épaisseur minimale du tapis de fibres de titane est de 0.25 mm, le taux d'écartement des pores est de 50-70 % et la structure est plus propice au transfert de masse gaz-liquide. Afin de maintenir sa conductivité, la surface doit être plaquée de platine et d'iridium. Il y a le problème d'une grande quantité de métal précieux et d'un prix élevé ; Il y avait quelques problèmes tels qu'une mauvaise stabilité du revêtement et la chute du revêtement de l'anode.

Feutre de titane frittéa été utilisé comme substrat pour le dépôt de catalyseur de Pt. Les échantillons utilisés sont circulaires, de 30 mm de diamètre et de 1 mm d'épaisseur, avec une porosité supérieure à 70 %. Les étapes de traitement spécifiques sont les suivantes :

(1) Film désoxydé : Le feutre de titane a été préparé dans une solution de décapage électrolytique de Wieland Edelmetalle, Allemagne, à base d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique, pH 0.5 à température ambiante ; Puis une tension de 2,5V a été appliquée au feutre, provoquant la dissolution anodique de la surface Ti/Tio 2 . Un filet d'expansion en titane à base de contre-électrodes plaquées de platine de Wieland Edelmetalle a été utilisé pour cette étape de préparation.

(2) Nettoyage à l'argon : après rinçage à l'eau désionisée, la surface de la pièce en titane est traitée au plasma dans de l'argon pour éliminer les polluants restants sur la surface en titane. Le réacteur à plasma a été utilisé avec PINK V 15-G de PINK Thermosysteme GmbH (Allemagne) et les paramètres ont été réglés sur un débit d'argon de 100 ml min-1, traité à une pression d'air de 60 Pa pendant 30 minutes , et la puissance des micro-ondes était de 400 W.

(3) Revêtement : le processus de nettoyage physique au plasma a été effectué en continu et ensuite rincé avec de l'eau désionisée. Les fibres de titane ont été immédiatement plaquées de platine par la méthode électrochimique sous argon. Le bain de placage disponible dans le commerce de type Galvatron Platinbad de Wieland Edelmetalle a été utilisé à base de HCH. Les paramètres du bain ont été réglés sur 8 pour le pH et 5 0 degrés pour la température. Le processus de placage a été effectué pendant 10 min à une tension de cathode constante, -3.2V avec la contre-électrode (titane/platine de Wieland Edelmetalle). Au cours de ce processus de galvanoplastie, l'électrode de titane est placée électriquement entre deux contre-électrodes connectées. Par la suite, afin d'augmenter l'activité électrochimique du catalyseur pour déposer des particules de platine micrométriques et nanométriques sur la surface, le mode de placage a été commuté sur le placage pulsé de la contre-électrode à une tension de cathode de -3.0 V sans interrompre le processus. Le temps d'activation est défini sur 10 ms et le temps d'arrêt est défini sur 56,7 ms, de sorte que le cycle de service est de 15 % de cycle. La deuxième partie du processus de placage se poursuit pendant encore 10 minutes.

(4) Assemblage MEA : les électrodes ont été imprégnées de solution d'ionomère conducteur de protons 0.5 mL de Nafion® (5 % en poids dans de l'éthanol) et ensuite platinées. La solution a été appliquée par un aérographe sur le moulage tandis qu'une électrode à base de titane est fixée à un porte-échantillon chauffé. La température a été réglée à 60 degrés pour accélérer l'évaporation de l'éthanol de la surface de l'électrode.

(5) et plaque bipolaire pour former une pile, 20 groupes.

Les micrographies ci-dessous montrent les fibres de titane frittées avec revêtement en platine. Des fibres situées à l'extérieur des pieds protègent l'ensemble du revêtement. Cet effet peut s'expliquer par la répartition du champ électrique dans la cellule galvanique (l'électrode de travail est située entre et parallèlement aux deux électrodes inverses). Le revêtement est suffisant pour une adhérence stable à long terme des nanoparticules de platine. Ci-dessous, une micrographie de particules de platine déposées sur des fibres revêtues de titane par le procédé de galvanoplastie pulsée.

(1) Préparation du revêtement en feutre de fibres de titane :

Un revêtement MMO hybride Ir02 et Ru02 a été préparé sur la surface du mat de fibres de titane par la méthode de gravure, grillage et réduction avec de l'acide chlorhydrique concentré.

Le tapis de fibres de titane d'une épaisseur de {{0}}.25 mm a été chauffé dans 35 % HCL à 53 degrés pendant 5 minutes pour éliminer complètement la couche d'oxyde et améliorer la rugosité de la surface des fibres. Le tapis a ensuite été placé dans de l'eau déionisée et de l'éthanol absolu pendant 5-10 minutes par nettoyage aux ultrasons. La concentration totale de 0,03 mol/L d'acide chloroiridium, RuC1 3 et la solution de TaCU Kunhe ont été préparées, et la quantité de revêtement a été calculée en fonction de la charge de métal précieux de 1 mg/cm2. Le revêtement a été appliqué 5-7 fois. Après chaque revêtement, la solution a été calcinée à 455 degrés pendant 10 mi N dans un four à moufle. Rôtir pendant 30min.

(2) Analyse morphologique

Il y a des rainures et des trous micrométriques sur la surface de la fibre de titane après corrosion par l'acide chlorhydrique, qui fournissent plus de points pour la combinaison de la fibre et du revêtement et améliorent la stabilité du revêtement. Avec l'augmentation de la teneur en Ru dans le revêtement, la longueur du grain du revêtement augmente progressivement.

(3) Résistivité : Elle est proche de la résistivité de la plaque de titane frittée poreuse plaquée platine de comparaison. Considérant que la stabilité de RuO2 est inférieure à celle de IrO, la teneur en RuO2 dans la couche doit être strictement contrôlée.

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