При производството на компоненти за системи за водна електролиза с протонообменна мембрана (PEM), качеството на синтерован метален прахпряко влияе върху производителността и дълголетието на оборудването. Производството на зелен водород изисква надеждни решения за филтриране, които могат да издържат на корозивни среди, като същевременно поддържат отлична електрическа проводимост. Чистотата и съдържанието на кислород в металните прахове, използвани в синтеровани филтърни елементи, определят дали PEM електролизерите работят ефективно или са изправени пред преждевременна повреда.
Разбирането на връзката между характеристиките на праха и производителността на филтъра помага на производителите да изберат подходящи материали за приложения с водородна енергия. Тази статия изследва защо синтерован метален прах с висока-чистота и ниско{2}}кислород е станал важен за усъвършенстваните PEM филтриращи системи и как изборът на материал влияе върху оперативните резултати.
1.Спецификация
Име на продукта: синтерован метален прах
Вътрешен код: NAVI-2-002
Марка: NAVI Titanium®
Общи форми: кръг, диск, лист, тръба, кръг, прът, капачка или персонализация
Суровини:
(1) Титан --- 0A клас чист прах
(2) Неръждаема стомана---/SS304/SS316/SS316L и др.
(3) Никел---Сплави на основата на никел/MONEL/INCONEL/Hastelloy (C22/C276)
Разширени области на NAVI: PEM, полупроводници и електроника, фармацевтични продукти и др.
2. Ръководство за закупуване
(1) Процес
NAVI Titanium (от 2008 г.) може да обработва според вашите дизайнерски чертежи
(2) Проба
Ефективен, икономичен, висококачествен
Вземете само основните разходи за форми за потребителски продукт, синтероване заедно за поръчки на проби, нула неквалифицирани
(3) Технологична поддръжка
Професионална-за-услуга, добре дошли да се свържете с нас
Защо PEM филтрите се нуждаят от синтерован метален прах с висока чистота и ниско съдържание на кислород?
Когато през водата протича електрически ток, тя се разделя на водород и кислород. Този процес се нарича PEM водна електролиза. Спечените порести метални филтърни части в тези устройства са постоянно изложени на високи температури, киселинни условия и оксидативен стрес. Стандартните метални прахове, които имат много примеси или твърде много въздух, правят структурата на синтероване слаба, което ускорява ръждясването и причинява проблеми с електрическото съпротивление.
Филтърните елементи, които издържат дълго време, са изградени върху-титанов прах с висока чистота с контролирано количество кислород. Пасивиращият слой, който предпазва титана от корозивна атака, се разгражда от примеси като желязо, въглерод и азот. Когато нивата на кислород се повишат над идеалните нива по време на производството на прах, рамката за синтероване има по-ниска електропроводимост. Това пряко влияе върху това колко добре протичат електролитните процеси на близките мембранни повърхности.
Работното време на системата и редовността на ремонта се основават на това колко стабилни са електрохимично филтърните материали. Ниско{1}}кислородният синтерован метален прах прави пори с еднакъв размер и форма и частиците винаги са свързани механично. Тази равномерност гарантира, че водата и газът могат да се движат през структурата по очакван начин, дори когато налягането се променя. Операторите на оборудване казват, че когато използват филтри, направени от първокласни прахообразни субстрати, не им се налага да сменят частите толкова често.
Общите разходи за притежание на големите заводи за производство на водород също се влияят от използваните материали. Когато е беденсинтерован метален прахизползваните материали за направата на филтри, те трябва да се сменят често, което спира производството и повишава разходите. Влагането на пари във високо-технология за прах се отплаща в голяма степен, като кара частите да издържат по-дълго и намалява повредата на системата.
Спечен метален прах с висока чистота и ниско съдържание на кислород за титаниеви филтърни елементи
Стандарти за състав на материала за PEM приложения
Титановият прах, направен за филтриране на водородна енергия, трябва да има по-малко от 0,15% кислород от теглото, за да работи по най-добрия начин. Когато правят прах, компаниите, които използват методи за вакуумна пулверизация или хидрогениране-дехидрогениране, могат да контролират колко кислород се поема. Формата на частиците влияе върху начина, по който те се синтероват, като сферичните прахове се опаковат по-плътно от странните форми.
Оптимизиране на процеса на синтероване за подобрена проводимост
Металургичните връзки, които се образуват между прахообразните частици, се влияят пряко от температурните профили, които се използват по време на синтероването. Субстратите с висока -чистота позволяват по-ниски температури на синтероване, като същевременно поддържат същото ниво на механична якост. Това запазва по-фините структури на порите, които са добри за прецизна филтрация. Контролирането на атмосферата по време на топлинна обработка спира абсорбирането на кислород, което би увредило електрическите качества.
Важно е внимателно да се калибрира връзката между параметрите на синтероване и свойствата на крайния продукт. Колко дълго нещо остава в най-топлата си точка влияе върху това как расте и колко е поресто. Изборът на прах и инженерингът на процеса се използват от производителите, за да направят синтеровани филтърни елементи, които отговарят на уникалните нужди от якост и пропускливост на различни дизайни на PEM системи.
Проверка на качеството и тестване на производителността
Методите за характеризиране гарантират, че обектите, които са били стопени, отговарят на проектните изисквания, преди да бъдат поставени в системи за електролиза. Тестването на точката на мехурче потвърждава, че порите са с еднакъв размер по цялата повърхност на филтърния елемент. Измерванията на електрическото съпротивление гарантират, че нивата на проводимост позволяват ефективно протичане на ток по време на работа.
Дългосрочният -контакт с киселинни електролити се симулира чрез тестове за устойчивост на корозия. Пробите се подлагат на методи за ускорено стареене, за да се установи колко дълго ще издържат в реални-работни условия. Документирането на проследяването на всяка прахообразна партида прави възможно свързването на качествата на суровините с данните от полето.
Как синтерован метален прах с ниско съдържание на кислород подобрява стабилността на PEM филтъра?
Количеството кислород всинтерован метален прахвлияе върху това как се образуват оксидни слоеве по време на синтероване. Твърде много кислород създава слоеве от защитен титанов диоксид там, където частиците се допират, което повишава електрическото съпротивление в цялата пореста мрежа. Тези оксидни бариери спират потока на ток и причиняват локализирано нагряване, което ускорява механизмите на разграждане.
Ниско{0}}кислородните смеси на прах спират образуването на оксиди възможно най-малко, създавайки чисти металургични връзки, които пренасят по-добре електричеството. Това прави филтър от порест метал, който запазва електрическите си свойства стабилни за дълги периоди от време. Тази стабилност е много полезна в PEM системи, където интензитетът на тока се променя по време на натоварване-след операция, за да се включи възобновяема енергия.
По-малкото кислород във въздуха също кара нещата да издържат по-дълго механично. Когато има циклични натоварвания върху конструкцията, оксидните включвания действат като места за концентрация на напрежение, което причинява разпространение на пукнатини. Чистите формули на прах правят микроструктурите, които са по-равномерни, което ги прави по-способни да се справят с промените в налягането и температурата, които се случват по време на електролиза.
Полевите данни от съоръжения, които произвеждат водород, показват връзка между количеството прахообразен кислород и средното време между отказите. 30–40% по-дълги периоди от време минават между посещенията за поддръжка за системи, които използват филтри, направени от ниско{2}}кислородно синтерован метален прах, показват по-висока стабилност.
Изисквания за чистота на синтерован метален прах за филтри за водородна електролиза
В киселинни PEM настройки дори малки количества замърсяване могат да навредят на дългосрочната -функция. Примесите от желязо ускоряват локализираната ръжда, което прави ями, които отслабват структурата. Количеството въглерод в даден материал влияе върху това колко бързо той се спича и колко пори-е запълнен в крайна сметка. Аналитичното тестване измерва количеството примеси, за да се увери, че отговарят на стандартите за чистота за всяко приложение.
Характеристиките на порите в синтерованите структури се определят от диапазоните на размерите на частиците. Тесните разпределения на размера създават еднакви мрежи от пори, които са идеални за нуждите на прецизно филтриране. Когато смесвате груби и фини части в бимодално разпределение, получавате структури с градиентна порьозност, които балансират колко добре пропускат водата и колко здрави са.
Консистенция на партидите и възпроизводимост на производството
За комерсиално производство на водород филтрите трябва да работят по същия начин с големи количества компоненти. Разликите в партидите на прах водят до сходни разлики в свойствата на крайния продукт. При производството на прах стриктният статистически контрол на процеса гарантира, че всяка партида е една и съща, което е необходимо за производството на много филтърни елементи.
За всяка производствена партида автоматизираното оборудване за характеризиране проверява характеристиките на потока, разпределението на размера на частиците и видимата плътност. Когато се появят отклонения, които са над или под стандартните граници, се предприемат коригиращи стъпки, преди прахът да премине в по-нататъшна обработка. Във важни инфраструктурни приложения този метод за осигуряване на качеството запазва надеждната производителност, която се изисква от синтеровани метални филтърни компоненти.
Избор на синтерован метален прах с висока чистота за PEM филтърни приложения
Съответствие на свойствата на праха с работните условия
В зависимост от това как е проектирана системата, електролизерите PEM могат да работят в диапазон от условия на температура и налягане. Системите, които са по-горещи от 80 градуса, имат по-строги правила за това колко чисти сасинтерован метален прахе и колко добре се пече. Поради различното налягане между филтърните елементи, те трябва да бъдат достатъчно здрави, без да губят способността си да пропускат нещата през тях.
Анализ-на разходите за-едромащабно производство
Проектите за екологичен водород, които достигат гигаватови нива, се нуждаят от компонентни решения, които са рентабилни-. Този тип първокласен прах с висока-чистота струва повече, но издържа по-дълго и работи по-добре в системи. Моделирането на общите разходи взема предвид първоначалната цена на материалите, добивите от производството, изпълнението на операциите и колко често трябва да се сменят частите.
Техническа поддръжка и възможности за персонализиране
Доставчици с познания в праховата металургия и водородните енергийни системи помагат при разработването на усъвършенствани PEM филтри. Техническото сътрудничество помага за решаването на проблеми при проектирането на филтърни елементи, подобряване на процеса на синтероване и проверка на тяхната производителност. Персонализирани формули на прах, които са направени да отговарят на специфични нужди, ускоряват разработването на нови продукти.
Техническата помощ, която реагира бързо, коригира производствените проблеми и намира начини да продължи да подобрява нещата. По време на етапите на проектиране на филтрите доставчиците, които са в крак с познанията за приложенията, са много полезни. Този начин на съвместна работа между производителите на синтеровани метални филтри и производителите на прах води до нови идеи в технологиите за водородна енергия.
Заключение
Частите на PEM електролизера се използват по нови начини за генериране на устойчив водород. Качеството насинтерован метален прахвлияе върху това дали филтриращите системи издържат дълго или се нуждаят от честа поддръжка. Чистият титанов прах с ниско{1}}кислородно съдържание създава здрави порести структури, които разделят водата и газа при враждебни електролитни условия.
Материалът, използван от филтъра, влияе върху способността му да провежда електричество, да издържа на корозия, да издържа и да функционира постоянно. Познаването на качествата на праха и как те влияят върху синтерования материал ви позволява да вземате мъдри решения, които повишават цената и надеждността на системата.
Производителите на компоненти изискват високо{0}}доставчици на прах, тъй като използването на екологичен водород се разширява, за да изпълни глобалните цели за въглеродни емисии. Разрастващото се партньорство между производителите на материали и филтри прави чистия водород толкова достъпен, колкото алтернативните източници на енергия.
ЧЗВ
1. Какво съдържание на кислород се изисква за PEM филтър титанов прах?
-
Титановият прах за високоефективни PEM електролизни филтри през повечето време трябва да съдържа по-малко от 0,15% кислород. Този стандарт гарантира, че най-добрата електропроводимост и защита от корозия се постигат при киселинни работни условия. По-ниските нива на кислород спират образуването на оксиди по време на синтероването. Това създава чисти металургични връзки между частиците, които запазват електрическите си свойства фиксирани за дълги периоди на работа.
2. Как чистотата на праха влияе върху живота на филтърния елемент?
+
-
В PEM системите по-дългият експлоатационен живот е пряко свързан с по-високи нива на чистота. Желязото и въглеродът са примери за примеси, които могат да причинят локализирана ръжда, която отслабва структурите с течение на времето. Когато използвате чисти прахове, те правят микроструктури, които са по-равномерни. Тези микроструктури могат да се справят по-добре с химическите и механични напрежения, които идват с процесите на водна електролиза, което означава, че не е необходимо да се сменят толкова често и струват по-малко за поддръжка.
3. Може ли прахът от неръждаема стомана да замени титана за PEM филтри?
+
-
Праховете от неръждаема стомана могат да се използват за някои филтриращи задачи, но титановият прах е по-добър при устойчивост на ръжда в киселинната PEM среда. Когато високо{1}}чистите титанови повърхности получат пасивиращ слой, той ги предпазва много добре от електрически срив. Проводимостта, защитата от корозия и механичните качества на титана го правят по-добър избор за важни PEM части от неръждаемата стомана в по-малко взискателни ситуации.
Партнирайте с NAVI Titanium за първокласни решения за синтерован метален прах
NAVI Titanium Metal Technology Co., Ltd. произвежда високо-чистота, ниско-кислородсинтерован метален прахкойто е проектиран да работи добре в предизвикателни ситуации на PEM електролиза. Нашите усъвършенствани умения за обработка на прах гарантират еднакво качество на материала с нива на кислород, поддържани под критичните нива. Това гарантира, че вашите филтърни елементи имат най-добра проводимост и издържат най-дълго. Ние предлагаме уникални структури с отвори с размери, вариращи от 5 до 80 микрометра, които са направени да отговарят на вашите точни нужди за преместване на вода и газ. Като доставчик на синтерован метален прах с много опит, нашият технически екип работи с производителите, за да гарантира, че спецификациите на праха са идеални за всеки набор от работни условия. Това ви помага да преминете към екологично производство на водород, което не струва твърде много. Свържете се с нашия инженерен екип за приложения днес, за да обсъдите вашите изисквания за PEM филтър прах:Sales@ntitanium.com.
Референции
1. Кармо, М., Фриц, Д. Л., Мергел, Дж. и Столтен, Д. (2013 г.). „Изчерпателен преглед на PEM водна електролиза.“ Международен журнал за водородна енергия, изследващ материалните изисквания за компонентите на електролизера, включително порести транспортни слоеве.
2. Григориев, С. А., Милет, П. и Фатеев, В. Н. (2008). „Оценка на въглерод-поддържани Pt и Pd наночастици за реакцията на отделяне на водород в PEM водни електролизери.“ Journal of Power Sources, обсъждане на изискванията за електрохимична стабилност за проводими порести материали.
3. Шаленбах, М., Кармо, М., Фриц, Д. Л., Мергел, Дж., и Столтен, Д. (2013). „Електролиза на PEM вода под налягане: Ефективност и преминаване на газ.“ Международен журнал за водородна енергия, анализиращ параметрите на ефективността, повлияни от характеристиките на порестия сепаратор.
4. Lettenmeier, P., Wang, R., Abouatallah, R., Helmly, S., Morawietz, T., Hiesgen, R., Kolb, S., Burggraf, F., Kallo, J., Gago, AS и Friedrich, KA (2016). „Устойчиви мембранни електродни възли за протоннообменни мембранни електролизаторни системи, работещи при висока плътност на тока.“ Electrochimica Acta, изследване на факторите на издръжливост за PEM компоненти, включително синтеровани титанови структури.
5. Ито, Х., Маеда, Т., Накано, А. и Такенака, Х. (2011). „Свойства на Nafion мембрани при условия на PEM водна електролиза.“ Международен журнал за водородна енергия, изследващ изискванията за съвместимост на материалите в среди с електролизери.
6. Sun, S., Shao, Z., Yu, H., Li, G. и Yi, B. (2014). „Изследвания върху разграждането на стека за дългосрочна-протонообменна мембрана за водна електролиза.“ Journal of Power Sources, документиращ механизми за повреда, свързани с качеството на порестия транспортен слой.
