Приликом производње компоненти за системе за електролизу воде са протонском измењивачком мембраном (ПЕМ), квалитет од синтеровани метални прахдиректно утиче на перформансе опреме и дуговечност. Производња зеленог водоника захтева поуздана решења за филтрацију која могу да издрже корозивна окружења уз одржавање одличне електричне проводљивости. Чистоћа и садржај кисеоника у металним праховима који се користе у синтерованим филтерским елементима одређују да ли ПЕМ електролизери раде ефикасно или се суочавају са прераним кваром.
Разумевање односа између карактеристика праха и перформанси филтера помаже произвођачима да одаберу одговарајуће материјале за примену енергије водоника. Овај чланак истражује зашто је метални прах високе{1}}чистоће и ниског{2}}синтеровања кисеоника постао неопходан за напредне ПЕМ системе филтрације и како избор материјала утиче на оперативне резултате.
1.Специфицатион
Назив производа: Синтеровани метални прах
Интерни код: НАВИ-2-002
Бренд: НАВИ Титаниум®
Општи облици: округли, диск, лист, цев, округли, шипка, капа или прилагођавање
Сировине:
(1) Титанијум --- чистог праха разреда 0А
(2) Нерђајући челик---/СС304/СС316/СС316Л итд.
(3) Никл --- Легуре на бази никла / МОНЕЛ / ИНЦОНЕЛ / Хастеллои (Ц22 / Ц276)
Напредна поља НАВИ: ПЕМ, полупроводници и електроника, фармацеутски производи итд.
2. Водич за куповину
(1) Процес
НАВИ Титаниум (од 2008) може да обрађује према вашим цртежима дизајна
(2) Узорак
Ефикасно, економично, квалитетно
Узмите само основну цену калупа за прилагођени производ, синтеровање заједно за поруџбине узорака, нула неквалификованих
(3) Технолошка подршка
Професионални један-за-једну услугу, добродошли да нас контактирате
Зашто је ПЕМ филтерима потребан метални прах високе чистоће са ниским садржајем кисеоника?
Када електрична струја тече кроз воду, она се раздваја на водоник и кисеоник. Овај процес се зове ПЕМ електролиза воде. Делови филтера од синтерованог порозног метала у овим уређајима су стално изложени високим температурама, киселим условима и оксидативном стресу. Стандардни метални прахови који имају много нечистоћа или превише ваздуха чине структуру за синтеровање слабом, што убрзава рђање и узрокује проблеме са електричним отпором.
Елементи филтера који трају дуго су направљени од титанијумског праха-високе чистоће са контролисаном количином кисеоника. Пасивациони слој који штити титанијум од корозивног напада разграђује се нечистоћама као што су гвожђе, угљеник и азот. Када нивои кисеоника порасту изнад идеалних нивоа током производње праха, оквир за синтеровање има нижу електричну проводљивост. Ово директно утиче на то колико добро функционишу електролитски процеси на оближњим површинама мембране.
Време непрекидног рада система и редовност поправке се заснивају на томе колико су материјали филтера електрохемијски стабилни. Ниско-синтеровани метални прах прави поре које су све исте величине и облика, а честице су увек механички повезане. Ова равномерност обезбеђује да вода и гас могу да се крећу кроз структуру на очекивани начин, чак и када се притисци промене. Оператери опреме кажу да када користе филтере направљене од врхунских прашкастих супстрата, не морају тако често да мењају делове.
На укупне трошкове власништва великих постројења за производњу водоника утичу и материјали који се користе. Када је сиромашансинтеровани метални прахматеријали се користе за израду филтера, потребно их је често мењати, што зауставља производњу и повећава трошкове. Улагање новца у -технологију праха високог квалитета се у великој мери исплати тиме што делови трају дуже и смањују квар система.
Синтеровани метални прах високе чистоће са ниским садржајем кисеоника за елементе филтера од титанијума
Стандарди за састав материјала за ПЕМ апликације
Титанијумски прах направљен за филтрирање енергије водоника треба да има мање од 0,15% кисеоника по тежини да би најбоље функционисао. Када праве прах, компаније које користе методе вакуум атомизације или хидрогенације-дехидрогенације могу да контролишу колико кисеоника се покупи. Облик честица утиче на то како се синтерују, при чему се сферични прахови пакују гушће од чудних облика.
Оптимизација процеса синтеровања за побољшану проводљивост
На металуршке везе које се формирају између честица праха директно утичу профили температуре који се користе током синтеровања. Подлоге високе{1}}чистоће омогућавају ниже температуре синтеровања уз одржавање истог нивоа механичке чврстоће. Ово задржава финије структуре пора које су добре за прецизну филтрацију. Контролисање атмосфере током топлотне обраде спречава апсорпцију кисеоника, што би оштетило електричне квалитете.
Важно је пажљиво калибрисати однос између параметара синтеровања и својстава готовог производа. Колико дуго нешто остаје на најтоплијој тачки утиче на то како расте и колико је порозно. Одабир праха и процесни инжењеринг користе произвођачи да направе синтероване филтерске елементе који задовољавају јединствене потребе за чврстоћом и пропустљивошћу различитих дизајна ПЕМ система.
Верификација квалитета и тестирање перформанси
Методе карактеризације обезбеђују да објекти који су топљени испуњавају захтеве дизајна пре него што се ставе у системе за електролизу. Испитивање тачке мехурића потврђује да су поре исте величине на свим површинама филтерског елемента. Мерења електричног отпора осигуравају да нивои проводљивости омогућавају ефикасан проток струје током рада.
Дуготрајни{0}}контакт са киселим електролитима се симулира тестовима отпорности на корозију. Узорци се пролазе кроз методе за убрзано старење да би се утврдило колико ће трајати у стварном-светском радном окружењу. Документовање праћења сваке партије праха омогућава повезивање квалитета сировина са подацима са терена.
Како синтеровани метални прах са ниским садржајем кисеоника побољшава стабилност ПЕМ филтера?
Количина кисеоника усинтеровани метални прахутиче на то како се оксидни слојеви формирају током синтеровања. Превише кисеоника ствара слојеве заштитног титанијум диоксида где се честице додирују, што подиже електрични отпор у целој порозној мрежи. Ове оксидне баријере заустављају проток струје и изазивају локализовано загревање које убрзава механизме деградације.
Мешавине са мало-кисеоника у праху спречавају стварање оксида што је мање могуће, стварајући чисте металуршке везе које боље преносе електричну енергију. Ово чини порозни метални филтер који одржава своја електрична својства стабилним током дугог временског периода. Ова стабилност је од велике помоћи у ПЕМ системима где се интензитет струје мења током оптерећења-после операције да би се укључила обновљива енергија.
Мање кисеоника у ваздуху такође чини да ствари трају дуже механички. Када постоје циклична оптерећења на структури, инклузије оксида делују као места концентрације напрезања која изазивају ширење пукотина. Формуле чистог праха чине микроструктуре које су уједначеније, што их чини способнијим да подносе промене притиска и температуре које се дешавају током електролизе.
Подаци са терена из постројења која производе водоник показују везу између количине кисеоника у праху и просечног времена између кварова. 30–40% дужи временски период између посета одржавања прође за системе који користе филтере направљене од ниско-кисеоника синтерованог металног праха показују већу стабилност.
Захтеви за чистоћу синтерованог металног праха за филтере за електролизу водоника
У киселим ПЕМ подешавањима, чак и мале количине контаминације могу да поремете дуготрајну{0}}функцију. Нечистоће гвожђа убрзавају локализовану рђу, што ствара јаме које слабе структуру. Количина угљеника у материјалу утиче на то колико брзо се синтерује и колико су поре-испуњене на крају. Аналитичко тестирање мери количину нечистоћа како би се уверило да испуњавају стандарде чистоће за сваку примену.
Карактеристике пора у синтерованим структурама су одређене опсегом величина честица. Уске дистрибуције величине чине уједначене мреже пора које су савршене за прецизне потребе филтрације. Када мешате грубе и фине делове у бимодалној дистрибуцији, добијате градијентне структуре порозности које балансирају колико добро пропуштају воду и колико су јаке.
Конзистентност серије и поновљивост производње
За комерцијалну производњу водоника, филтери морају радити на исти начин са великим количинама компоненти. Разлике у шаржи праха доводе до сличних разлика у својствима готовог производа. Приликом израде праха, строга статистичка контрола процеса осигурава да свака партија буде иста, што је потребно за израду великог броја филтерских елемената.
За сваку производну серију, аутоматизована опрема за карактеризацију проверава карактеристике протока, дистрибуцију величине честица и привидну густину. Када се десе одступања која су изнад или испод стандардних граница, предузимају се корективни кораци пре него што прах оде у даљу обраду. У важним инфраструктурним апликацијама, овај метод обезбеђења квалитета задржава поуздане перформансе које се захтевају од компоненти филтера од синтерованог метала.
Одабир синтерованог металног праха високе чистоће за апликације ПЕМ филтера
Усклађивање својстава праха са радним условима
У зависности од тога како је систем дизајниран, ПЕМ електролизатори могу да раде у распону услова температуре и притиска. Системи који су топлији од 80 степени имају строжа правила о томе колико је чистсинтеровани метални прахје и како се добро синтерује. Због различитих притисака између филтерских елемената, они морају бити довољно јаки, а да не изгубе своју способност да пропусте ствари.
Анализа{0}}трошковне перформансе за велику{1}}производњу
Пројектима зеленог водоника који достижу нивое од гигавата потребна су компонентна решења која су{0}}исплатива. Овај тип праха високе{2}}премијум чистоће кошта више, али траје дуже и боље функционише у системима. Моделирање укупних трошкова узима у обзир почетну цену материјала, приносе од производње, перформансе операција и колико често делове треба заменити.
Техничка подршка и могућности прилагођавања
Добављачи са знањем у металургији праха и енергетским системима водоника помажу у развоју напредних ПЕМ филтера. Техничка сарадња помаже у решавању проблема у пројектовању филтерских елемената, побољшању процеса синтеровања и провери њихових перформанси. Прилагођене формуле праха које су направљене да одговарају специфичним потребама убрзавају развој нових производа.
Техничка помоћ која брзо реагује решава проблеме у производњи и проналази начине да настави да побољшава ствари. Током корака пројектовања филтера, добављачи који држе корак са знањем о примени су од велике помоћи. Овај начин заједничког рада између произвођача синтерованих металних филтера и произвођача праха води до нових идеја у технологијама енергије водоника.
Закључак
Делови ПЕМ електролизера се користе на нове начине за генерисање одрживог водоника. Квалитет одсинтеровани метални прахутиче на то да ли системи за филтрирање дуго трају или им је потребно често одржавање. Чист прах титанијума са мало-кисеоника ствара робусне порозне структуре које одвајају воду и гас у неповољним електролитичким условима.
Материјал који филтер користи утиче на његов капацитет да проводи електричну енергију, отпоран је на корозију, траје и функционише доследно. Познавање квалитета праха и њиховог утицаја на синтеровани материјал омогућава вам да донесете мудре одлуке које повећавају цену и поузданост система.
Произвођачи компоненти захтевају-добављаче праха високог квалитета пошто се употреба зеленог водоника шири да би се испунили глобални циљеви емисије угљеника. Све веће партнерство између произвођача материјала и филтера чини чисти водоник приступачним као и алтернативни извори енергије.
ФАК
1. Који садржај кисеоника је потребан за ПЕМ филтер титанијум у праху?
-
Титанијумски прах за ПЕМ филтере за електролизу високих{0}}перформанси мора да има мање од 0,15% кисеоника по тежини већину времена. Овај стандард осигурава да се најбоља електрична проводљивост и заштита од корозије постижу у киселим радним условима. Нижи нивои кисеоника заустављају стварање оксида током синтеровања. Ово ствара чисте металуршке везе између честица које одржавају њихова електрична својства фиксирана током дугих периода рада.
2. Како чистоћа праха утиче на век трајања филтерског елемента?
+
-
У ПЕМ системима, дужи радни век је директно повезан са вишим нивоима чистоће. Гвожђе и угљеник су примери нечистоћа које могу изазвати локализовану рђу која временом слаби структуре. Када користите чисте прахове, они праве микроструктуре које су уједначеније. Ове микроструктуре могу боље да се носе са хемијским и механичким напрезањима која долазе са процесима електролизе воде, што значи да их није потребно често мењати и мање коштају за одржавање.
3. Може ли прах од нерђајућег челика заменити титанијум за ПЕМ филтере?
+
-
Прах од нерђајућег челика се може користити за неке задатке филтера, али титанијумски прах је бољи у отпорности на рђу у киселом ПЕМ окружењу. Када титанијумске површине-високе чистоће добију слој пасивације, он их веома добро штити од електричног квара. Проводљивост, заштита од корозије и механички квалитет титанијума чине га бољим избором за важне ПЕМ делове од нерђајућег челика у мање захтевним ситуацијама.
Партнер са НАВИ Титаниум за врхунска решења за синтеровани метални прах
НАВИ Титаниум Метал Тецхнологи Цо., Лтд. производи високу-чистоћу, ниско-кисеониксинтеровани метални прахкоји је дизајниран да добро ради у изазовним ситуацијама електролизе ПЕМ. Наше напредне вештине обраде праха обезбеђују уједначен квалитет материјала са нивоом кисеоника испод критичног нивоа. Ово осигурава да ваши филтерски елементи имају најбољу проводљивост и да трају најдуже. Нудимо јединствене структуре рупа са величинама у распону од 5 до 80 микрометара које су направљене да одговарају вашим тачним потребама за кретањем воде и гаса. Као добављач синтерованог металног праха са много искуства, наш технички тим ради са произвођачима како би се уверио да спецификације праха буду савршене за сваки скуп радних услова. Ово вам помаже да пређете на производњу зеленог водоника која не кошта превише. Контактирајте наш инжењерски тим за апликације данас да бисте разговарали о вашим захтевима за ПЕМ филтер у праху:Sales@ntitanium.com.
Референце
1. Цармо, М., Фритз, ДЛ, Мергел, Ј., и Столтен, Д. (2013). „Свеобухватан преглед електролизе воде ПЕМ.“ Интернатионал Јоурнал оф Хидроген Енерги, испитујући захтеве материјала за компоненте електролизера укључујући порозне транспортне слојеве.
2. Григориев, СА, Миллет, П., Фатеев, ВН (2008). „Евалуација наночестица Пт и Пд подржаних угљеником за реакцију еволуције водоника у ПЕМ електролизерима за воду.“ Јоурнал оф Повер Соурцес, расправљајући о захтевима за електрохемијску стабилност за проводне порозне материјале.
3. Шаленбах, М., Кармо, М., Фриц, ДЛ, Мергел, Ј., и Столтен, Д. (2013). „ПЕМ водена електролиза под притиском: ефикасност и укрштање гаса“. Интернатионал Јоурнал оф Хидроген Енерги, анализирајући параметре перформанси на које утичу карактеристике порозног сепаратора.
4. Леттенмајер, П., Ванг, Р., Абоуаталах, Р., Хелмли, С., Моравиетз, Т., Хиесген, Р., Колб, С., Бургграф, Ф., Калло, Ј., Гаго, АС, и Фридрих, КА (2016). „Склопови издржљивих мембранских електрода за системе мембранских електролизера за размену протона који раде при високим густинама струје.“ Елецтроцхимица Ацта, испитујући факторе издржљивости за ПЕМ компоненте укључујући структуре од синтерованог титанијума.
5. Ито, Х., Маеда, Т., Накано, А., и Такенака, Х. (2011). „Својства Нафион мембрана под условима ПЕМ електролизе воде“. Интернатионал Јоурнал оф Хидроген Енерги, истражујући захтеве компатибилности материјала у окружењима електролизера.
6. Сун, С., Схао, З., Иу, Х., Ли, Г. и Ии, Б. (2014). „Истраживања о деградацији мембране за-дуготрајну протонску размену водене електролизе.“ Јоурнал оф Повер Соурцес, документујући механизме кварова који се односе на квалитет порозног транспортног слоја.
