Yakıt Pili Malzemeleri: Titanyum, Nikel ve Bakır Hammaddesinin Belirlenmesi
Bir yakıt hücresi programı, yanlış elemanın seçilmesi nedeniyle nadiren başarısız olur. Doğru elementin yanlış oksijen içeriğiyle, yanlış parçacık boyutu dağılımıyla veya yanlış yüzey koşuluyla gelmesi nedeniyle başarısız olur. Yakıt hücresi malzemelerinin tedarik edilmesinin garip kısmı da budur: Çizimde "titanyum" veya "nikel" yazıyor, ancak bir yığının 8.000 saat mi yoksa 3.000 saat mi dayanacağına karar veren çizgi, spesifikasyonun iki sıra aşağısında, ara limitlerde, tane boyutunda ve erime yolunda oturuyor.
Pratik kural kısadır: Malzemeyi önce bozunma mekanizmasına, ardından form faktörüne, ardından saflık derecesine göre seçin. Marka ve fiyat da dahil olmak üzere diğer her şey eşitliği bozucudur.
Kısa Cevap: Yakıt Pili Malzemeleri Arıza Moduna Göre Seçilir
Polimer elektrolit membran yığınları ve katı oksit yakıt hücreleri, zıt nedenlerden dolayı aynı metal kataloğundan alınmıştır. Bir PEM yığını soğuk (tipik olarak 60 ila 90 santigrat derece) ve ıslak çalışır; bu nedenle tehditler arasında plaka korozyonu, çözünmüş metal iyonları nedeniyle membran zehirlenmesi ve plaka-gaz difüzyon katmanı arayüzünde artan temas direnci yer alır. Bir SOFC, tehditlerin ara bağlantı oksidasyonu, kromun buharlaşması ve metal, elektrolit ve elektrotlar arasındaki termal genleşme uyumsuzluğu olduğu 600 ila 900 santigrat derecede çalışır.
Bu tek fark, materyal kısa listesinin çoğunu açıklıyor:
- PEMFC bipolar plakalar: düşük kütle ve korozyon direncinin önemli olduğu grafit kompozitler, kaplamalı paslanmaz çelik veya titanyum.
- SOFC ara bağlantıları: koruyucu kaplamalı ferritik paslanmaz çelik ve arkasında daha zorlu termal ve kimyasal görevlere dayanması gereken donanım için niyobyum ve tantal.
- Elektrotlar ve katalizör katmanları: PEM'de platin grubu metaller, SOFC nikel-YSZ sermet anotlarında nikel.
- Tesisin mevcut koleksiyonu ve dengesi: oksijensiz bakır ve yüksek saflıkta nikel donanımı.
"Güvenlik adına" daha yüksek dereceli bir ürün satın almak, genellikle daha uzun bir teslim süresi ve daha büyük bir ara yüzey kirlenmesi riski dışında hiçbir şey kazandırmaz, çünkü gereğinden fazla spesifikasyona sahip malzemeler genellikle daha küçük, daha az kontrollü ısıtmalarda üretilir.
Yüksek Saflıkta Metallerin Yığına Gerçekte Girdiği Yer
Bir yakıt hücresi sisteminde tüketilen metalin büyük çoğunluğunu üç alan oluşturur.
Bipolar Plakalar ve Ara Bağlantılar
Bir PEM yığınında, hücre başına bir plakanın yüzlerce hücreyle çarpımı en büyük tek malzeme satır öğesidir. Damgalı titanyum plakalar genellikle 0,075 ila 0,15 mm kalınlığındadır, bu da tane boyutunun ve oksijen içeriğinin akademik olmaktan çok uzak olduğunu gösterir. Daha yüksek oksijen, akış stresini artırır, ince kalibreli damgalamayı çatlamaya yatkın hale getirir ve temas direncini yukarı doğru itebilir. Daha yüksek mukavemetin gerekli olduğu Ti-6Al-4V ELI ile burada Grade 1 ve Grade 2 titanyum hakimdir. Düzlük ve yüzey kalitesi kimya kadar önemlidir çünkü hiçbir kaplama 50 mikronluk kenar dalgasını gizleyemez.
Anotlarda ve Katalizör Katmanlarında Nikel
Nikel-YSZ sermet anotta nikel, destekleyici bir aktör değildir. Parçacık boyutu dağılımı, elektronları taşıyan ve yakıt oksidasyonunu katalize eden süzülme ağını kontrol eder, dolayısıyla 3 mikronda ortalanmış bir parti, 10 mikronda ortalanmış bir partiden çok farklı davranır. Kükürt ve karbon içeriği önemlidir çünkü hem çalışma sıcaklığında anot yüzeyini zehirler hem de yüzey oksit kalınlığı, bant dökümü veya serigrafi baskı sırasında tozun davranışını değiştirir.
Kaplamalar, Akım Toplayıcılar ve Tesis Dengesi
Bakır ve nikel donanımlar, iletkenlik ve işlenebilirliğin kararı yönlendirdiği mevcut toplayıcılarda, baralarda ve test donanımlarında görülür. Titanyum tozu kaplama yollarını ve gözenekli taşıma yapılarını besler. Niyobyum ve tantal, iletkenlikten ziyade hizmet ömrü nedeniyle yüksek sıcaklıkta ve korozyon açısından kritik konumlarda bulunur. Bu talebin büyük bir kısmı, yeni enerji uygulamaları Yığın dayanıklılığı hedeflerinin doğrudan bir saflık spesifikasyonuna çevrildiği yer.
Satınalma Siparişine Ne Yazılmalı?
Aşağıdaki tablo daha fazla çizim içermesini istediğimiz versiyondur. Alaşım adı, üzerinde en az bilgi veren satırdır.
| Malzeme | Bir yakıt hücresindeki tipik rol | Hizmet ömrünü belirleyen özellikler | Olağan biçim |
|---|---|---|---|
| Titanyum Sınıf 1 / Sınıf 2 | PEM bipolar plakalar, uç plakalar, akım toplayıcılar | Oksijen ve hidrojen içeriği, tane boyutu, düzlük ve yüzey kalitesi | Plaka, tüp, toz |
| Ti-6Al-4V ELI | Yüksek mukavemetli yapısal donanım, baskı plakaları | Oksijen ve demir içeriği, alfa-beta mikro yapısı | Çubuk, dövme stok |
| Nikel 200/201, %99,9 ve üzeri | SOFC nikel-YSZ anotlar, katalizör katmanları, akım toplayıcılar | Saflık, parçacık boyutu dağılımı, kükürt ve karbon içeriği | Parçacık, toz, külçe |
| Oksijensiz bakır | Akım toplayıcılar, baralar, lehimleme donanımı | İletkenlik, oksijen içeriği, tane yapısı | Çubuk, parçalar, plaka, hedef |
| Niyobyum | Yüksek sıcaklıkta ara bağlantı ve kaplama işi | Tantal ve tungsten içeriği, tane boyutu | Külçe, eritilmiş külçe |
| Tantal | Korozyona dayanıklı yüksek sıcaklık donanımı | Saflık, oksijen içeriği, yoğunluk | Külçe, eritilmiş külçe |
Form Faktörü Genellikle Metali Değil Tedarikçiyi Belirler
"%99,95 titanyum" için iki teklif üç kat farklılık gösterebilir çünkü asıl işi form yapmaktadır. Elektrolitik kristal, sünger, toz ve parçacık bir eritme veya kaplama yolunu besler. Külçe ve eritilmiş külçe eritme çıktılarıdır. Plaka, tüp, çubuk, parçalar ve hedef, parça numarası karşılığında satın alınan bitmiş veya yarı mamul şekillerdir. Her iki sertifikada da "Ti" yazmasına rağmen, 0,1 mm damgalı plakaya ihtiyaç duyan bir yığın geliştirici ile 45 mikron titanyum tozuna ihtiyaç duyan bir geliştirici aynı tedarik zincirinde değildir.
Bipolar plakalar için teslim edilecek malzeme, damgalama veya dağlamanın çatlamaması ve bir kaplamanın ona bağlanabilmesi için tane boyutu ve yüzey kalitesi kontrol edilen, ince ölçülü, düz, düşük oksijenli titanyum plakadır. Kimya sertifikasının yanı sıra düzlük ve artık gerilim verilerini isteyin.
Bipolar Plakalar ve Kritik Uygulamalar için Yüksek Saflıkta Titanyum Plaka Havacılık, tıbbi implantlar, kimyasal ekipmanlar ve bipolar plaka uygulamaları için uygun, özelleştirilebilir boyutlara ve düşük yabancı madde içeriğine sahip, yüksek saflıkta haddelenmiş titanyum plaka. Ürünü Görüntüle → Kaplama yolları, gözenekli taşıma katmanları ve bazı toz metalurjisi yaklaşımları için girdi titanyum tozudur ve parçacık boyutu dağılımı artı ara yer içeriği, biriktirme veya sinterleme adımında nasıl davranacağına karar verir.
Eklemeli Üretim ve Püskürtme Hedefleri için Yüksek Saflıkta Titanyum Tozu Özelleştirilebilir parçacık boyutuna ve yüksek saflığa sahip, katmanlı üretim, MIM, toz metalurjisi ve püskürtme hedefi üretimi için uygun, gazla atomize edilmiş titanyum tozu. Ürünü Görüntüle → Nikel-YSZ anotları ve katalizör katmanı çalışması için, kontrollü boyut dağılımına ve düşük sülfüre sahip nikel parçacığı, binlerce saatlik termal döngüden sonra sermet anotunun elektriksel olarak süzülmesini sağlayan şeydir.
Yarı İletkenler ve Havacılık Bileşenleri için Yüksek Saflıkta Nikel Parçacığı Yarı iletken, iletken macun ve havacılık uygulamaları için özelleştirilebilir boyutlara ve düşük safsızlık seviyelerine sahip yüksek saflıkta mikron veya nano boyutlu nikel parçacıkları. Ürünü Görüntüle → Gördüğümüz en yaygın karıştırma hatası, bir haftalık teslim süresinden tasarruf etmek için toz yerine sünger veya kristal veya plaka yerine külçe kullanmaktır. Eritme rotası, ara madde toplama ve tanecik inceltme yöntemlerinin tümü farklıdır ve aşağı yöndeki süreç genellikle bu farkı telafi edemez.
Ancak 1.000 Saat Sonra Ortaya Çıkan Tedarik Riskleri
Bu kategorideki hemen hemen her malzeme şikayeti beş sorundan biridir ve bunlardan dördü standart bir analiz sertifikasında görünmez.
- Ara kirlenme: Eritme veya tavlama sırasında toplanan oksijen, nitrojen, hidrojen ve karbon. Direnci arttırır, ince plakayı kırılganlaştırır ve yüksek sıcaklıktaki sürünme davranışını değiştirir.
- Yüzey koşulu sapması: oksit kalınlığı ve işleme kalıntısı temas direncini ve kaplama yapışmasını değiştirir, böylece aynı kimyaya sahip iki parti yığında farklı davranabilir.
- Parçacık boyutu dağılım kuyrukları: Partinin yüzde 15'i 15 mikronun üzerindeyse, 3 mikronluk bir medyan çok az şey ifade eder. Tek bir numara değil, D10, D50 ve D90'ı isteyin.
- İzlenebilirlik boşlukları: Bir ısı numarasına kadar izlenemeyen bir erime parti numarası, bir baca arızasından sonra temel neden analizini imkansız hale getirir.
- Belgelenmemiş süreç değişikliği: ISO 9001 ve IATF 16949 kalite sistemlerini çalıştıran bir tedarikçi, her üretim adımını belgeleyecek ve değişiklikten önce sizi bilgilendirecektir; bu, bir hafta önceden maliyet, dörtte bir sonra tasarruf sağlar.
Düzeltme pek hoş değil. Spesifikasyonu fonksiyona göre tanımlayın, sertifikada boyut dağılımını ve ara reklam sınırlarını zorunlu kılın ve program ömrü boyunca her partiden bir mühürlü numuneyi saklayın.
Sıkça Sorulan Sorular
PEM bipolar plaka için titanyum mu yoksa kaplanmış paslanmaz çelik mi daha iyidir?
İkisi de çalışıyor. Paslanmaz çelik daha ucuzdur ve şekillendirilmesi daha kolaydır; Kütlenin önemli olduğu, ortamın agresif olduğu veya daha uzun servis aralığının gerekli olduğu durumlarda titanyum kazanır. Belirleyici sayı genellikle alaşım veri sayfası değil, gerçek çalışma koşullarınız altında ölçülen korozyon akım yoğunluğudur.
Bir SOFC anodunun hangi nikel saflığına ihtiyacı vardır?
Anot prosesinizin tolere edebileceği kükürt ve karbon limitlerinden başlayın, ardından saflığı buradan ayarlayın. Çoğu sermet anot için, sıkı parçacık boyutu dağılımına sahip %99,9 nikel, geniş bir dağılımla sağlanan nominal olarak daha yüksek saflıkta bir partiden daha iyi performans gösterir.
Toz yerine titanyum sünger kullanılabilir mi?
Genellikle hayır. Sünger, düzensiz morfolojiye sahip, eriyen bir hammaddedir; toz akış, paketleme ve biriktirme davranışı için tasarlanmıştır. İkame yalnızca girdi malzemesini değil, süreci de değiştirir.
Tedarikçi kalifikasyonu ne kadar zaman alır?
Yeni bir tedarikçi için minimum iki üretim partisi ve saflık testi ve parti izlenebilirliği de dahil olmak üzere tam dokümantasyon için dört ila sekiz hafta planlayın. İkinci partiyi atlamak bu kategorideki en pahalı kısayoldur.
Yakıt hücresi malzemelerini belirtiyorsanız, çizimi, tasarladığınız bozulma moduyla birlikte gönderin. Hangi kalitenin, hangi geçiş limitlerinin ve hangi formun sorunu gerçekten çözdüğünü ve daha düşük bir kalitenin nerede daha az para ve daha az teslim süresiyle aynı performansı gösterebileceğini size söyleyeceğiz. Yapabilirsin malzeme ekibimizle iletişime geçin İlk satın alma siparişi verilmeden önce spesifikasyon incelemesi için.
BİZ KİMİZ
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) Haziran 2012'de kuruldu ve Çin genelinde beş üretim üssüne sahip. Yüksek saflıkta titanyum, nikel, bakır, niyobyum, kobalt vb.'nin saflaştırılması, eritilmesi, dökümü ve işlenmesine kendimizi adadık ve yüksek saflıkta elektrolitik kristaller, külçeler, dövme külçeler, tozlar ve plakalar gibi çok çeşitli elektronik kalitede metaller sağlıyoruz.
Ekibimiz, tümü yüksek kaliteli malzemelerin sanayileştirilmesine adanmış, endüstri uzmanlarından ve metalurji geçmişine sahip 40 profesyonelden oluşan girişimci bir kadrodan oluşmaktadır.
Şu anda şirket, kaliteyi, zamanında teslimatı ve gelişmiş müşteri hizmetlerini sağlamak için ultra saf malzeme endüstrisi zincirinin yerleşimini tamamladı.
Tüm personel kararlı ve motivedir ve müşteri gereksinimlerini karşılamayı sabırsızlıkla beklemektedir.
SERTİFİKALAR
BASIN & MEDYA
