Η χρήση επικαλυμμένων με πλατίνα πορωδών πλακών τιτανίου ή πιλημάτων τιτανίου ως στρώματα διάχυσης αερίου (GDLs) οφείλεται κυρίως στις απαιτητικές συνθήκες σε ηλεκτροχημικά συστήματα όπως κυψέλες καυσίμου PEM, ηλεκτρολύτες νερού PEM και άλλες ηλεκτροχημικές συσκευές υδρογόνου/οξυγόνου.
Τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης πορωδών πλακών τιτανίου με επικάλυψη πλατίνας ή τσόχας τιτανίου για στρώματα διάχυσης αερίου είναι τα εξής:
1. Ανώτερη αντοχή στη διάβρωση
- Το τιτάνιο είναι πολύ ανθεκτικό στη διάβρωση σε όξινα και οξειδωτικά περιβάλλοντα, σε αντίθεση με τα συμβατικά GDL άνθρακα που αποικοδομούνται ή οξειδώνονται υπό υψηλό δυναμικό.
- Αυτό το καθιστά κατάλληλο για μακροχρόνια λειτουργία σε δύσκολες συνθήκες, ειδικά στην πλευρά της ανόδου των ηλεκτρολυτών PEM.
2. Σταθερή πορώδης δομή
- Οι πορώδεις πλάκες ή πιλήματα τιτανίου παρέχουν ένα μηχανικά ισχυρό, διασυνδεδεμένο δίκτυο πόρων.
- Αυτή η δομή επιτρέπει ομοιόμορφη διάχυση αερίου, αποτελεσματική αφαίρεση φυσαλίδων υγρού νερού/αερίου και διατηρεί την ακεραιότητα ακόμη και κάτω από διαφοροποιήσεις υψηλής πίεσης.
3. Ρόλος επίστρωσης πλατίνας
- Βελτίωση αγωγιμότητας: Το γυμνό τιτάνιο σχηματίζει ένα στρώμα παθητικού οξειδίου (TiO2), το οποίο αυξάνει την αντίσταση της διεπιφανείας. Μια λεπτή επίστρωση πλατίνας ελαχιστοποιεί την αντίσταση επαφής.
- Καταλυτική δραστηριότητα: Η πλατίνα λειτουργεί ως ηλεκτροκαταλύτης, ενισχύοντας τις αντιδράσεις έκλυσης υδρογόνου (HER), έκλυσης οξυγόνου (OER) και μείωσης οξυγόνου (ORR).
- Ανθεκτικότητα: Το στρώμα πλατίνας προστατεύει το υπόστρωμα τιτανίου και εξασφαλίζει σταθερή ηλεκτροχημική απόδοση με την πάροδο του χρόνου.
4. Επεξεργασιμότητα και ενοποίηση
- Τα πορώδη υλικά τιτανίου μπορούν να κοπούν, να συγκολληθούν ή να συναρμολογηθούν σε μεγαλύτερες μονάδες, καθιστώντας τα εύκαμπτα για διαφορετικά σχέδια στοίβας.
- Η στιβαρότητά τους επιτρέπει την αξιόπιστη ενσωμάτωση τόσο σε στοίβες κυψελών καυσίμου όσο και σε στοίβες ηλεκτρολύτη.
