PEM 전해조용 티타늄 바이폴라 플레이트

제품명: 바이폴라 플레이트

응용 분야: 물 전기 분해를 통한 수소 생산, 신에너지 배터리, 수소 발생 연료 전지
재료: 티타늄, 스테인리스 스틸, 구리, 니켈
티타늄 순도: 99.7%
등급: GR1 / GR2
사양: 도면에 따라 맞춤 제작
가공 방법: CNC / 에칭

1. 티타늄 바이폴라 플레이트 생산 공정

티타늄 바이폴라 플레이트는 PEM 연료 전지 및 PEM 수전해 장치의 필수 구성 요소입니다. 가스/액체 분배, 전기 전도, 막-전극 어셈블리 지지 역할을 합니다. 생산 공정은 다음과 같은 몇 가지 주요 단계로 구성됩니다.

1.1. 원자재 선택

• 재료: 상업적으로 순수한 티타늄(예: Grade 1 또는 Grade 2) 또는 티타늄 합금.

• 두께: 일반적으로 응용 분야에 따라 0.1mm ~ 1mm 범위.

1.2. 표면 전처리

• 산세: 표면 산화물 층 및 오염 물질 제거.

• 샌드 블라스팅 또는 기계적 연마: 코팅 접착력 향상을 위한 표면 거칠기 향상.

1.3. 유로 형성

유로는 가스 또는 액체의 흐름을 관리하도록 설계되었습니다. 일반적인 성형 방법은 다음과 같습니다.

(a) 스탬핑

• 정밀 다이를 사용한 고속 성형.

• 대량 생산에 적합.

• 내구성이 뛰어나고 고가의 금형이 필요합니다.

(b) 롤 성형

• 연속 생산 기술.

• 더 간단하거나 직선형 채널 패턴에 사용됩니다.

(c) 화학 에칭

• 포토 리소그래피 및 산 에칭을 통한 정밀 패턴 형성.

• 복잡하거나 미세한 구조에 가장 적합.

• 비용이 더 높고 화학 폐기물 관리가 필요합니다.

(d) 레이저 또는 EDM 가공

• R&D 또는 소량 배치에 적합한 고정밀 기술.

• 매우 미세하고 맞춤형 유로 구조를 가능하게 합니다.

1.4. 용접 (조립용)

두 개의 패턴화된 티타늄 시트를 결합하여 밀봉된 바이폴라 플레이트를 만들 수 있습니다.

• 레이저 용접 또는 확산 접합: 높은 밀봉 성능과 구조적 무결성을 보장합니다.

1.5. 표면 코팅 처리

티타늄은 비전도성 산화물 층(TiO₂)을 형성하는 경향이 있어 전기적 성능에 영향을 미칩니다. 표면 코팅은 전도성 및 내식성을 향상시키기 위해 적용됩니다.

일반적인 코팅 유형:

• 탄소 기반 코팅: 그래핀, 탄소 나노 튜브.

• 귀금속: 백금 또는 금 (우수한 전도성 및 내식성, 그러나 고가).

• 전도성 세라믹: 질화 티타늄(TiN), 질화 니오브(NbN).

1.6. 품질 테스트

• 기밀성 테스트: 밀봉 확인.

• 전기 전도도 테스트

• 내식성 테스트

• 치수 정확도 검사

2. 티타늄 바이폴라 플레이트의 응용

티타늄 바이폴라 플레이트는 다음을 포함한 다양한 전기화학 시스템에 사용됩니다.

2.1. 양성자 교환막 수전해 장치(PEMWE)

• 가혹한 산성 환경 및 고전압 조건.

• 티타늄은 우수한 내식성과 내구성을 제공합니다.

2.2. PEM 연료 전지(PEMFC)

• 경량 및 내식성 특성은 휴대용, 자동차 및 항공 우주 응용 분야에 이상적입니다.

2.3. 전해 셀

• 화학 처리, 수처리 및 그린 수소 생산에 사용됩니다.

3. 티타늄 바이폴라 플레이트의 장점

4. 과제

티타늄 바이폴라 플레이트는 많은 장점을 가지고 있지만 몇 가지 과제가 있습니다.

• 높은 재료 비용: 티타늄 및 코팅은 비쌉니다.

• 가공 어려움: 티타늄은 강철보다 성형 및 가공이 더 어렵습니다.

• 표면 전도도 최적화 필요: 자연 산화물 층은 전도성을 유지하기 위해 효과적인 표면 처리가 필요합니다.