Feltro in fibra di titanio ad alta porosità platinato termicamente

Lo strato di trasferimento poroso in titanio ultrasottile platinizzato termicamente (a base di titanio di grado 2) (precedentemente denominato “Strato di trasferimento poroso in titanio ultrasottile platinizzato”) è uno dei prodotti più sottili presenti sul mercato che può essere utilizzato come mezzo di diffusione anodico negli elettrolizzatori PEM standard.  Gli elettrodi metallici o a base di titanio sono utilizzati principalmente negli elettrolizzatori PEM standard come materiale per il campo di flusso o di diffusione, in particolare sul lato dell’ossigeno (anodo), ed è essenziale che tali prodotti garantiscano un migliore trasporto di massa e un ingombro ridotto. Questo strato di trasferimento poroso soddisfa tali requisiti. 

Poiché gli elettrolizzatori non possono utilizzare strati di diffusione del gas (GDL) a base di carbonio sull’anodo, in quanto il carbonio si ossiderebbe immediatamente in CO_₂ (se il mezzo è acido) o in ioni carbonato (se il mezzo è basico) durante la reazione.  Lo strato di trasferimento poroso in titanio diventa quindi un candidato ideale come mezzo di diffusione. Uno strato di trasferimento poroso in titanio fornisce inoltre il contatto elettrico tra lo strato catalitico dell’anodo e la piastra bipolare o il collettore di corrente sul lato dell’anodo.

Questo prodotto ha uno spessore di circa 0,010" (250 micron). Sebbene la maggior parte delle applicazioni industriali utilizzi gli elettrolizzatori in modalità "anode-fed", questo prodotto rappresenta un mezzo di diffusione ideale anche per i ricercatori che conducono studi sugli elettrolizzatori in modalità "cathode-fed".

Per le celle a combustibile unificate, gli elettrolizzatori o i sistemi di dispositivi elettrochimici rigenerativi, il feltro in fibra di titanio può essere utilizzato all’anodo o al catodo come mezzo di diffusione. Anche i concentratori elettrochimici di ossigeno, gli inertizzatori elettrochimici e alcune classi di batterie (come le batterie a flusso redox) possono trarre vantaggio da questo prodotto come mezzo di diffusione, indipendentemente dalla natura dei reagenti.  Per le applicazioni che contengono sali, acidi o basi, è necessario prestare attenzione affinché tali composti chimici non interagiscano in modo negativo con lo strato di trasferimento poroso in titanio (ad esempio causando ossidazione superficiale, dissoluzione chimica, ecc.).

Quando è opportuno utilizzare uno strato di trasferimento poroso in titanio ultrasottile platinato termicamente?

Uno strato di trasferimento poroso in titanio non trattato non si consuma come invece accade per uno strato di diffusione del gas (GDL) in carbonio. Tuttavia, la presenza di ossigeno ha un impatto se l’elettrolizzatore viene fatto funzionare ad alte pressioni (da 1 bar a 3 bar). La superficie del titanio non trattato formerà rapidamente uno strato di ossido (TiO₂) elettricamente isolante sulla superficie delle fibre di piccolo diametro in presenza di elevate pressioni di O₂. Questo rivestimento di ossido finirà per compromettere l’efficienza dell’intero sistema, agendo da isolante elettrico, e aumenterà la resistenza interfacciale nella cella, riducendo le prestazioni elettrochimiche.

La formazione di questo rivestimento di ossido può essere prevenuta applicando un rivestimento in oro o platino. La platinizzazione superficiale del titanio genera un rivestimento elettricamente conduttivo e chimicamente stabile in condizioni normali di elettrolisi. In tal modo, si prolunga la durata del titanio, il che è ideale per applicazioni che richiedono prestazioni elevate e una lunga durata. La prevenzione della formazione di TiO₂ stabilizzerà notevolmente le prestazioni elettrochimiche dell’elettrolizzatore o del dispositivo elettrochimico previsto.

Funzione del rivestimento in platino per questo prodotto
La funzione principale del rivestimento in platino è quella di mantenere la conduttività elettrica del substrato stesso per applicazioni esigenti, quali una maggiore durata operativa o l’impiego in elettrolizzatori pressurizzati (fino a 100 psi).  Nel settore è stato osservato che i prodotti con strato di trasferimento poroso in titanio ultrasottile platinizzato termicamente possono essere utilizzati sul lato anodico dell’elettrolizzatore PEM a tali valori di pressione. Pressioni superiori a 100 psi creerebbero problemi di sicurezza per il substrato in titanio in presenza di ossigeno puro, anche se l’ambiente fosse completamente bagnato.  Il rivestimento in platino non presenta uno strato continuo nella sua struttura. Il carico stimato di platino metallico per questo prodotto è di circa 80-100 microgrammi per cm² delle dimensioni fisiche del substrato.

Attività catalitica del rivestimento in platino di questo prodotto
Il rivestimento in platino di questo prodotto non presenta alcuna attività catalitica.  La catalisi richiede che il materiale in questione presenti difetti superficiali sufficienti e un carico adeguato del componente cataliticamente attivo. Le particelle di platino presenti nel rivestimento non presentano i difetti superficiali essenziali e hanno un’attività catalitica pari a zero per la maggior parte delle reazioni chimiche o elettrochimiche; pertanto, questo prodotto non deve essere utilizzato per reazioni catalitiche o applicazioni che richiedono materiali cataliticamente attivi.

• Spessore: 0,01" (10 mil o ~250 micrometri)
• Carico di platino: 60-80 microgrammi per
cm²• Dimensione media dei pori: 5-10 micron•
Porosità: ~30%

Le prestazioni di questo prodotto all’interno di una cella elettrolitica PEM sarebbero simili a quelle di uno strato di trasferimento poroso in titanio ultrasottile nuovo.

Questo prodotto è solitamente disponibile a magazzino; in caso contrario, i tempi di consegna sarebbero di circa 4-6 settimane.