Capa de transferencia porosa ultrafina de titanio

La capa de transferencia porosa ultrafina de titanio (de grado 2) es uno de los productos más finos del mercado que puede utilizarse como medio de difusión anódica en electrolizadores PEM estándar. Los electrodos metálicos o con base de titanio se utilizan principalmente en los electrolizadores PEM estándar como campo de flujo o material de difusión, sobre todo en el lado del oxígeno (ánodo), y es esencial que estos productos tengan un mejor transporte de masa y un menor tamaño. Esta capa de transferencia porosa lo consigue.

Los equipos de los electrolizadores no pueden utilizar capas de difusión de gases (GDL) a base de carbono en el ánodo porque el carbono se oxida inmediatamente a_CO2 (si el medio es ácido) o a iones carbonato (si el medio es básico) durante la reacción. La capa de transferencia porosa de titanio se convierte en un candidato ideal como medio de difusión. Una capa de transferencia porosa de titanio también proporciona contacto eléctrico entre la capa catalizadora del ánodo y la placa bipolar o el componente colector de corriente en el ánodo.

Este producto tiene un espesor de ~0,010" (250 micras). Aunque la mayoría de las aplicaciones industriales operan sus electrolizadores en modo alimentado por ánodo, este producto es también un medio de difusión ideal para los investigadores que llevan a cabo investigaciones sobre electrolizadores alimentados por cátodo.

Para pilas de combustible unitizadas o electrolizadores o sistemas de dispositivos electroquímicos regenerativos, el fieltro de fibra de titanio puede utilizarse en el ánodo o en el cátodo como medio de difusión. Los concentradores electroquímicos de oxígeno, los inertizadores electroquímicos y ciertas clases de baterías (como las baterías de flujo redox) también pueden beneficiarse de este producto como medio de difusión, independientemente de la naturaleza de los reactivos.

Para aplicaciones que contienen sales, ácidos o bases, hay que tener cuidado para que esos compuestos químicos no interactúen con la capa de transferencia porosa de titanio de forma negativa (como oxidación superficial, disolución química, etc.).

¿Cuándo debo utilizar una capa de transferencia porosa de titanio platinado?
La transferencia porosa de titanio sin tratar no se consumirá como lo hará una capa de difusión de gas (GDL) de carbono. Sin embargo, la presencia de oxígeno tiene un impacto si el electrolizador está siendo operado a altas presiones (1 bar a 3 bares). La superficie de titanio sin tratar formará rápidamente una capa de óxido eléctricamente aislante (_TiO2) en la superficie de las fibras de pequeño diámetro bajo altas presiones de _O2. Esta capa de óxido acabará afectando a la eficacia del sistema global al actuar como aislante eléctrico y aumentará la resistencia interfacial en la célula, disminuyendo el rendimiento electroquímico.

La formación de este recubrimiento de óxido puede evitarse aplicando un recubrimiento de oro o platino. La platinización de la superficie del titanio genera un revestimiento que es conductor de la electricidad y químicamente estable en las condiciones habituales de electrólisis. De este modo, se prolonga la vida útil del titanio, lo que resulta ideal para aplicaciones que exigen un alto rendimiento y una larga vida útil. La prevención de la formación de _TiO2 estabilizará en gran medida el rendimiento electroquímico del electrolizador o del dispositivo electroquímico previsto.

Grosor: 0,010" (10 mils o ~250 micrómetros)
- Tamaño medio de los poros: 5-10 micrones
- Porosidad: ~30%

La siguiente curva de rendimiento muestra el rendimiento de la capa de transferencia porosa de titanio ultrafina como electrodo anódico. La membrana era Nafion 117, el catalizador anódico era 3,0 mg/cm2 IrRuOx, el catalizador catódico era 3 mg/cm2 Pt negro y la temperatura de la célula se mantuvo a 80 grados Celsius. Para estas pruebas se utilizó un hardware patentado y estos datos pueden o no ser reproducidos por otros investigadores, ya que el rendimiento de una célula de electrólisis dependerá de la membrana y de su espesor, de los catalizadores anódicos y catódicos y de su carga, de la técnica utilizada para aplicar los catalizadores a la membrana o a los propios electrodos, del protocolo de rodaje, del diseño del dispositivo de prueba y de los subcomponentes utilizados en el dispositivo de prueba, etc.