연료전지 재료: 티타늄, 니켈 및 구리 공급원료를 지정하는 방법
잘못된 요소를 선택했기 때문에 연료전지 프로그램이 실패하는 경우는 거의 없습니다. 잘못된 산소 함량, 잘못된 입자 크기 분포 또는 잘못된 표면 상태로 올바른 요소가 도착했기 때문에 실패했습니다. 이는 연료전지 재료 조달의 어색한 부분입니다. 그림에는 "티타늄" 또는 "니켈"이라고 표시되어 있지만 스택의 지속 시간이 8,000시간인지 3,000시간인지를 결정하는 선은 규격보다 두 줄 더 낮은 격자간 한계, 입자 크기 및 용융 경로에 있습니다.
실제 규칙은 간단합니다. 먼저 성능 저하 메커니즘을 기준으로 재료를 선택한 다음 폼 팩터, 순도 등급을 기준으로 선택합니다. 브랜드와 가격을 포함한 다른 모든 것이 결정적입니다.
짧은 대답: 연료전지 재료는 고장 모드에 따라 선택됩니다
고분자 전해질 막 스택과 고체 산화물 연료 전지는 반대되는 이유로 동일한 금속 카탈로그를 사용합니다. PEM 스택은 일반적으로 섭씨 60~90도의 저온에서 작동하고 습하므로 플레이트 부식, 용해된 금속 이온에 의한 막 중독, 플레이트-가스 확산층 인터페이스의 접촉 저항 상승 등의 위협이 있습니다. SOFC는 섭씨 600~900도에서 작동하며, 여기서 위협은 상호 연결 산화, 크롬 휘발, 금속, 전해질 및 전극 간의 열팽창 불일치입니다.
이 단 하나의 차이점이 대부분의 자료 후보 목록을 설명합니다.
- PEMFC 양극판: 낮은 질량과 내식성이 모두 중요한 흑연 복합재, 코팅된 스테인레스 스틸 또는 티타늄.
- SOFC 상호 연결: 보호 코팅이 된 페라이트계 스테인리스 스틸과 그 뒤에는 더 혹독한 열적 및 화학적 부하를 견뎌야 하는 하드웨어용 니오븀 및 탄탈륨이 있습니다.
- 전극 및 촉매층: PEM의 백금족 금속, SOFC 니켈-YSZ 서멧 양극의 니켈.
- 현재 식물의 수집 및 균형: 무산소 구리 및 고순도 니켈 하드웨어.
"안전을 위해" 더 높은 등급을 구입하면 일반적으로 리드 타임이 길어지고 간극 오염의 위험이 커지는 것 외에는 아무것도 구입하지 않습니다. 왜냐하면 과도하게 지정된 재료는 더 작고 덜 통제된 열에서 생산되는 경우가 많기 때문입니다.
고순도 금속이 실제로 스택에 들어가는 곳
연료 전지 시스템에서 소비되는 금속의 압도적인 대부분을 차지하는 세 가지 영역이 있습니다.
양극판 및 상호 연결
PEM 스택에서 셀당 하나의 플레이트에 수백 개의 셀을 곱한 것은 가장 큰 단일 재료 품목입니다. 스탬핑된 티타늄 플레이트는 두께가 0.075~0.15mm인 경우가 많으므로 입자 크기와 산소 함량은 학문적이지 않습니다. 산소가 높을수록 유동 응력이 증가하고 얇은 게이지 스탬핑에 균열이 발생하기 쉽고 접촉 저항이 높아질 수 있습니다. 여기서는 1등급 및 2등급 티타늄이 지배적이며 더 높은 강도가 요구되는 Ti-6Al-4V ELI가 있습니다. 어떤 코팅도 50미크론 가장자리 파동을 숨길 수 없기 때문에 평탄도와 표면 마감은 화학적 성질만큼 중요합니다.
양극 및 촉매층의 니켈
니켈-YSZ 서멧 양극에서 니켈은 조연이 아닙니다. 입자 크기 분포는 전자를 운반하고 연료 산화를 촉매하는 여과 네트워크를 제어하므로 3미크론 중심의 배치는 10미크론 중심의 배치와 매우 다르게 동작합니다. 황과 탄소 함량은 둘 다 작동 온도에서 양극 표면을 오염시키고 표면 산화물 두께가 테이프 캐스팅이나 스크린 인쇄 중에 분말이 거동하는 방식을 변경하기 때문에 중요합니다.
코팅, 집전체 및 식물 잔량
구리 및 니켈 하드웨어는 전도성과 기계 가공성이 결정을 내리는 집전체, 버스바 및 테스트 장비에 나타납니다. 티타늄 분말은 코팅 경로와 다공성 운송 구조를 공급합니다. 니오븀과 탄탈륨은 전도성보다는 서비스 수명으로 정당화되는 고온 및 부식 위험 위치에 있습니다. 이 수요의 상당 부분이 다음에 집중되어 있습니다. 새로운 에너지 응용 여기서 스택 내구성 목표는 순도 사양으로 직접 변환됩니다.
구매 주문서에 기재할 사항
아래 표는 더 많은 그림이 포함되기를 원하는 버전입니다. 합금 이름은 정보가 가장 적은 부분입니다.
| 소재 | 연료전지의 일반적인 역할 | 수명을 결정하는 사양 | 일반적인 형태 |
|---|---|---|---|
| 티타늄 등급 1 / 등급 2 | PEM 바이폴라 플레이트, 엔드 플레이트, 집전체 | 산소 및 수소 함량, 입자 크기, 평탄도 및 표면 마감 | 플레이트, 튜브, 분말 |
| Ti-6Al-4V ELI | 고강도 구조 하드웨어, 압력판 | 산소 및 철 함량, 알파-베타 미세구조 | 바, 단조재 |
| 니켈 200/201, 99.9% 이상 | SOFC 니켈-YSZ 양극, 촉매층, 집전체 | 순도, 입자 크기 분포, 황 및 탄소 함량 | 입자, 분말, 잉곳 |
| 무산소 구리 | 전류 수집기, 버스바, 브레이징 하드웨어 | 전도도, 산소 함량, 입자 구조 | 막대, 조각, 접시, 표적 |
| 니오븀 | 고온 인터커넥트 및 코팅 작업 | 탄탈륨 및 텅스텐 함량, 입자 크기 | 주괴, 제련된 주괴 |
| 탄탈륨 | 부식 방지 고온 하드웨어 | 순도, 산소 함량, 밀도 | 주괴, 제련된 주괴 |
폼 팩터는 일반적으로 금속이 아닌 공급업체를 결정합니다.
"99.95% 티타늄"에 대한 두 가지 인용문은 양식이 실제 작업을 수행하기 때문에 3배만큼 다를 수 있습니다. 전해질 결정, 스펀지, 분말 및 입자는 용융 또는 코팅 경로를 공급합니다. 주괴와 제련된 주괴는 용융 산출물입니다. 플레이트, 튜브, 로드, 피스 및 타겟은 부품 번호에 따라 구매된 완성품 또는 반제품 형태입니다. 0.1mm 스탬핑 플레이트가 필요한 스택 개발자는 45미크론 티타늄 분말이 필요한 개발자와 동일한 공급망에 속하지 않습니다. 두 인증서 모두 "Ti"로 표시되어 있지만.
양극판의 경우, 스탬핑이나 에칭으로 인해 균열이 발생하지 않고 코팅이 접착될 수 있도록 입자 크기와 표면 마감이 제어된 얇은 게이지의 평평한 저산소 티타늄 판이 제공됩니다. 화학 인증서와 함께 평탄도 및 잔류 응력 데이터를 요청하세요.
양극판 및 중요 응용 분야를 위한 고순도 티타늄 판 맞춤형 치수와 불순물 함량이 낮은 고순도 압연 티타늄 플레이트로 항공우주, 의료용 임플란트, 화학 장비 및 양극판 응용 분야에 적합합니다. 제품보기 → 코팅 경로, 다공성 수송층 및 일부 분말 야금 접근법의 경우 티타늄 분말이 투입되며 입자 크기 분포와 격자간 함량이 증착 또는 소결 단계에서 티타늄 분말이 어떻게 작용하는지를 결정합니다.
적층 제조 및 스퍼터링 타겟용 고순도 티타늄 분말 맞춤형 입자 크기와 고순도를 갖춘 가스 원자화 티타늄 분말은 적층 제조, MIM, 분말 야금 및 스퍼터링 타겟 생산에 적합합니다. 제품보기 → 니켈-YSZ 양극 및 촉매층 작업의 경우 크기 분포가 제어되고 황이 낮은 니켈 입자는 수천 시간의 열 순환 후에도 서멧 양극이 전기적으로 침투하도록 유지하는 것입니다.
반도체 및 항공우주 부품용 고순도 니켈 입자 반도체, 전도성 페이스트 및 항공우주 응용 분야를 위한 맞춤형 크기와 낮은 불순물 수준을 갖춘 고순도 미크론 또는 나노 크기 니켈 입자입니다. 제품보기 → 우리가 볼 수 있는 가장 일반적인 혼합 오류는 일주일의 리드 타임을 절약하기 위해 분말을 스펀지나 결정으로 대체하거나 플레이트를 주괴로 대체하는 것입니다. 용융 경로, 틈새 픽업 및 결정립 미세화는 모두 다르며 일반적으로 하류 공정에서는 차이를 보상할 수 없습니다.
1,000시간이 지나야 나타나는 조달 리스크
이 범주에 속하는 거의 모든 재료 관련 불만사항은 5가지 문제 중 하나이며, 그 중 4개는 표준 분석 인증서에 표시되지 않습니다.
- 틈새 오염: 용융 또는 어닐링 중에 흡수된 산소, 질소, 수소 및 탄소. 이는 저항률을 높이고 얇은 판을 부서지게 하며 고온 크리프 동작을 변화시킵니다.
- 표면 상태 드리프트: 산화물 두께와 가공 잔여물은 접촉 저항과 코팅 접착력을 변화시키므로 화학적 성질이 동일한 두 배치가 스택에서 다르게 동작할 수 있습니다.
- 입자 크기 분포 꼬리: 배치의 15%가 15미크론을 초과하는 경우 중앙값 3미크론은 거의 의미가 없습니다. 단일 번호가 아닌 D10, D50 및 D90을 요청하세요.
- 추적성 격차: 열 번호로 역추적할 수 없는 용융 로트 번호로 인해 스택 실패 후 근본 원인 분석이 불가능해집니다.
- 문서화되지 않은 프로세스 변경: ISO 9001 및 IATF 16949 품질 시스템을 실행하는 공급업체는 각 생산 단계를 문서화하고 변경 전에 통보합니다. 이 경우 선불로 일주일이 소요되고 분기 후에는 비용이 절약됩니다.
수정은 매력적이지 않습니다. 기능별로 사양을 정의하고, 인증서에 크기 분포 및 삽입 제한을 요구하고, 프로그램 수명 동안 모든 로트에서 하나의 밀봉 샘플을 보관합니다.
자주 묻는 질문
PEM 양극판에 티타늄 또는 코팅된 스테인리스 스틸이 더 좋습니까?
둘 다 작동합니다. 스테인레스 스틸은 더 저렴하고 성형하기 쉽습니다. 티타늄은 질량이 중요한 곳, 환경이 열악한 곳, 더 긴 서비스 간격이 필요한 곳에서 승리합니다. 결정적인 숫자는 일반적으로 합금 데이터시트가 아닌 실제 작동 조건에서 측정된 부식 전류 밀도입니다.
SOFC 양극에는 어느 정도의 니켈 순도가 필요합니까?
양극 공정이 허용할 수 있는 황 및 탄소 한계부터 시작한 다음 거기에서 순도를 설정하십시오. 대부분의 서멧 양극의 경우 입자 크기 분포가 조밀한 99.9% 니켈은 분포가 넓은 명목상 고순도 배치보다 성능이 뛰어납니다.
티타늄 스펀지로 파우더를 대체할 수 있나요?
일반적으로 그렇지 않습니다. 스폰지는 불규칙한 형태의 용융 공급원료입니다. 파우더는 흐름, 패킹 및 증착 동작을 위해 설계되었습니다. 대체는 입력 자료뿐만 아니라 프로세스를 변경합니다.
공급업체 자격을 취득하는 데 시간이 얼마나 걸리나요?
신규 공급업체의 경우 최소 2개의 생산 로트를 계획하고 순도 테스트 및 로트 추적성을 포함한 전체 문서화를 위해 4~8주를 계획합니다. 두 번째 로트를 건너뛰는 것은 이 범주에서 가장 비용이 많이 드는 지름길입니다.
연료전지 재료를 지정하는 경우 설계하려는 열화 모드와 함께 도면을 보내십시오. 어떤 등급, 삽입형 제한, 어떤 형태가 실제로 문제를 해결하는지, 더 낮은 등급이 더 적은 비용과 더 짧은 리드 타임으로 좋은 성능을 발휘할 수 있는 곳을 알려드리겠습니다. 당신은 할 수 있습니다 재료팀에 문의하세요 첫 번째 구매 주문이 발행되기 전에 사양 검토를 위해
우리는 누구인가
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd.(CRNMC)는 2012년 6월에 설립되었으며 중국 전역에 5개의 생산 기지를 보유하고 있습니다. 우리는 고순도 티타늄, 니켈, 구리, 니오븀, 코발트 등의 정제, 용해, 주조 및 가공에 전념하고 있으며 고순도 전해 결정, 잉곳, 단조 잉곳, 분말 및 플레이트와 같은 전자 등급 금속 전체를 제공합니다.
우리 팀은 산업 전문가와 야금학 배경을 가진 40명의 전문가로 구성된 기업가 직원으로 구성되어 있으며 모두 고급 소재의 산업화에 전념하고 있습니다.
현재 회사는 품질, 정시 납품 및 향상된 고객 서비스를 보장하기 위해 초순수 재료 산업 체인의 레이아웃을 완료했습니다.
모든 직원은 헌신적이고 동기를 부여받으며 고객 요구 사항을 충족하기를 기대합니다.
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