1. ¿Por qué la resistividad es un parámetro importante en la producción de hidrógeno mediante electrólisis PEM?
En el proceso de producción de hidrógeno por electrólisis PEM, se utiliza fieltro de titanio recubierto de platino como material de capa de difusión del ánodo, y su resistividad es un parámetro clave que debe detectarse y controlarse. Las principales razones son las siguientes:
Afecta la eficiencia de la electrólisis
Si la resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino es demasiado alta, aumentará la resistencia interna de la celda electrolítica, reducirá la eficiencia de la electrólisis y provocará una pérdida de energía adicional. Por lo tanto, la resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino debe controlarse a un nivel más bajo para mejorar la eficiencia de la electrólisis.
01
Afecta el voltaje de electrólisis
El voltaje de funcionamiento de la celda electrolítica es proporcional a la resistencia interna. Una resistividad excesivamente alta del fieltro de titanio recubierto de platino requerirá un voltaje de electrólisis más alto y aumentará el consumo de energía del sistema.
02
Afecta la cinética de reacción del electrodo.
Como capa de difusión del ánodo, la resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino afectará los procesos cinéticos de la reacción del electrodo, como la transferencia de electrones, la difusión de gases, etc., afectando así la velocidad de la reacción de electrólisis.
03
Evaluar la calidad del recubrimiento
La prueba de resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino puede evaluar indirectamente la uniformidad e integridad del recubrimiento. Una resistividad anormal puede significar que el recubrimiento es defectuoso o irregular.
04
En resumen, detectar y controlar la resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino es beneficioso para optimizar la eficiencia de la producción de hidrógeno electrolítico PEM, reducir el consumo de energía del sistema y garantizar el rendimiento de la capa de difusión del ánodo.
2. ¿Qué factores están relacionados con el cambio en la caída de resistividad antes y después del platino?
Alta conductividad del platino.
El platino es un metal precioso con una conductividad eléctrica extremadamente alta, muy superior a la del titanio. Después de que el platino se recubre sobre la superficie del fieltro de titanio, la presencia de la capa de platino mejora en gran medida la conductividad electrónica general, reduciendo así la resistividad.
Espesor del recubrimiento
Cuanto más grueso sea el recubrimiento de platino, más suave será el camino conductor y menor será la resistividad.
Uniformidad del recubrimiento
El recubrimiento tiene buena uniformidad y puede formar una red conductora continua para evitar la existencia de áreas de alta resistencia, obteniendo así una resistividad global menor. Por el contrario, un recubrimiento desigual hará que aumente la resistividad.
Condición de la superficie del sustrato
La rugosidad de la superficie y los defectos del sustrato de fieltro de titanio afectarán la adhesión y uniformidad del recubrimiento, afectando así la resistividad final. La calidad de la preparación de la superficie es un factor importante.
Parámetros del proceso de recubrimiento
La optimización de los parámetros del proceso de recubrimiento, como la concentración del baño, la densidad de corriente y la temperatura, puede ayudar a obtener una calidad de recubrimiento ideal y así reducir la resistividad.
En general, la disminución de la resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino se debe principalmente a la alta conductividad del platino y está estrechamente relacionada con muchos factores como el espesor del recubrimiento, la uniformidad, el estado de la matriz y los parámetros del proceso.
3. La relación entre el espesor del revestimiento de platino y el valor de caída de resistividad.
1. Existe una clara correlación entre el espesor del recubrimiento del fieltro de titanio recubierto de platino y su valor de reducción de resistividad. En términos generales, cuanto más grueso es el recubrimiento, mayor es la caída de resistividad.
2. Los estudios han demostrado que por cada aumento de 1 μm en el espesor de la capa platinada, la resistividad del fieltro de titanio platinado se puede reducir en aproximadamente un 10%. Esto se debe a que un recubrimiento más grueso puede formar una red conductora más continua y completa, proporcionando una ruta de conducción más suave para los electrones, reduciendo así la resistencia general.
3. Sin embargo, el aumento del espesor del recubrimiento también se ve afectado por algunos factores limitantes, como los métodos de proceso, el consumo de material y los requisitos de resistividad. Por lo tanto, en la producción real, es necesario sopesar varios factores y seleccionar un espesor de recubrimiento razonable para obtener el nivel de resistividad ideal.
4. Además del espesor del recubrimiento, la uniformidad del recubrimiento, el estado de la superficie del sustrato, la concentración de la solución de recubrimiento, la densidad de corriente y otros parámetros del proceso también afectarán la resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino. . Sólo considerando exhaustivamente todos los factores que influyen podremos reducir al máximo la resistividad y mejorar el rendimiento del fieltro de titanio recubierto de platino como capa de difusión anódica.
4. Nuestros datos de producto
Muestra 1: Fieltro de titanio de fibra de corte (porosidad 60%~70%, tamaño 0,4*30*30 mm), espesor de revestimiento de platino 0,3 micrones, caracterizado de la siguiente manera:
Valor de resistividad antes del platino: 0.28 ohm·cm (Ω·cm)
Valor de resistividad después del platinado: 0.24 ohm·cm (Ω·cm)
En conclusión:
Valor de caída de resistividad=(resistividad promedio antes del revestimiento - resistividad promedio después del revestimiento) / resistividad promedio antes del revestimiento
Valor de caída de resistividad {{0}} (0.28-0.24)/0.28 =14.3%
La resistividad disminuyó un 14,3% antes y después del platinado.
Muestra 2, fieltro de titanio de fibra estirada (porosidad 60%~70%, tamaño 0,4*40*40 mm), espesor de revestimiento de platino 0,5 micrones, caracterizado de la siguiente manera:
Los resultados de la prueba de resistividad son los siguientes:
Resistividad antes del platino:
|
Proyecto: Fieltro de fibra de titanio estirado Thk{{0}}.4mm*L40mm*W40mm (No.: BARE TI-1-1), porosidad: 60%~70%, resultado de la prueba de resistividad promedio: 0,464 ohmios ·cm (Ω·cm) |
||||||||
|
Resistividad de oblea fina (grosor inferior o igual a 4 mm) |
||||||||
|
Identificación de muestras |
Rango (A) |
Corriente (mA) |
Distancia media entre sondas (mm) |
Diámetro (mm) |
Factor de corrección de diámetro |
Espesor(mm) |
factor de corrección de espesor |
Factor de corrección de espaciado de sondas |
|
1 |
0.1 |
17.76 |
1 |
40 |
4.441 |
0.4 |
0.9997 |
1 |
|
Datos de prueba |
||||||||
|
Puntos |
X (mm) |
Y (mm) |
Tensión directa (μV) |
Tensión inversa (μV) |
Resistividad mΩ.cm |
Conductividad(s/cm) |
Fecha |
Tiempo |
|
1 |
0 |
0 |
39 |
48 |
0.44 |
2273 |
2024/6/12 |
9:04:15 |
|
2 |
0 |
-10 |
38 |
48 |
0.43 |
2326 |
2024/6/12 |
9:05:14 |
|
3 |
-10 |
0 |
36 |
45 |
0.41 |
2439 |
2024/6/12 |
9:06:52 |
|
4 |
0 |
10 |
41 |
51 |
0.46 |
2174 |
2024/6/12 |
9:07:22 |
|
5 |
10 |
0 |
47 |
57 |
0.52 |
1923 |
2024/6/12 |
9:08:25 |
|
6 |
0 |
-14 |
45 |
56 |
0.51 |
1961 |
2024/6/12 |
9:09:11 |
|
7 |
-14 |
0 |
49 |
59 |
0.54 |
1852 |
2024/6/12 |
9:09:48 |
|
8 |
-14 |
0 |
43 |
53 |
0.48 |
2083 |
2024/6/12 |
9:10:06 |
|
9 |
0 |
14 |
40 |
50 |
0.45 |
2222 |
2024/6/12 |
9:10:38 |
|
10 |
14 |
0 |
42 |
52 |
0.47 |
2128 |
2024/6/12 |
9:11:10 |
|
11 |
10 |
10 |
36 |
46 |
0.41 |
2439 |
2024/6/12 |
9:11:41 |
|
12 |
10 |
10 |
47 |
57 |
0.52 |
1923 |
2024/6/12 |
9:12:01 |
|
13 |
10 |
10 |
38 |
49 |
0.44 |
2273 |
2024/6/12 |
9:12:23 |
|
14 |
10 |
10 |
36 |
46 |
0.41 |
2439 |
2024/6/12 |
9:13:04 |
|
Analizar datos (resistividad) |
||||||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
cambio porcentual promedio |
|||
|
0.54 |
0.41 |
0.464 |
31.71% |
27.37% |
||||
Resistencia antes del platinado:
|
Resistencia de hoja delgada |
||||||||
|
Identificación de muestras |
Rango (A) |
Corriente (mA) |
Distancia media entre sondas (mm) |
Diámetro (mm) |
Factor de corrección de diámetro |
Espesor(mm) |
factor de corrección de espesor |
Factor de corrección de espaciado de sondas |
|
1 |
0.1 |
44.4 |
1 |
40 |
||||
|
Datos de prueba |
||||||||
|
Puntos |
X (mm) |
Y (mm) |
Tensión directa (μV) |
Tensión inversa (μV) |
Resistencia cuadrada mΩ/□ |
Conductividad(s/cm) |
Fecha |
Tiempo |
|
1 |
0 |
0 |
115 |
126 |
12.1 |
2024/6/12 |
9:15:57 |
|
|
2 |
0 |
10 |
109 |
121 |
11.5 |
2024/6/12 |
9:17:25 |
|
|
3 |
-10 |
0 |
81 |
93 |
8.7 |
2024/6/12 |
9:18:30 |
|
|
4 |
0 |
-10 |
94 |
106 |
10 |
2024/6/12 |
9:18:56 |
|
|
5 |
10 |
0 |
129 |
141 |
13.5 |
2024/6/12 |
9:19:55 |
|
|
6 |
14 |
0 |
136 |
149 |
14.3 |
2024/6/12 |
9:20:52 |
|
|
7 |
0 |
14 |
107 |
120 |
11.4 |
2024/6/12 |
9:21:24 |
|
|
8 |
-14 |
0 |
114 |
126 |
12 |
2024/6/12 |
9:21:58 |
|
|
9 |
0 |
-14 |
108 |
120 |
11.4 |
2024/6/12 |
9:22:27 |
|
|
10 |
10 |
10 |
114 |
126 |
12 |
2024/6/12 |
9:23:09 |
|
|
11 |
10 |
10 |
123 |
135 |
12.9 |
2024/6/12 |
9:23:32 |
|
|
12 |
10 |
10 |
94 |
107 |
10.1 |
2024/6/12 |
9:24:13 |
|
|
13 |
10 |
10 |
93 |
106 |
10 |
2024/6/12 |
9:24:32 |
|
|
Analizar datos (resistencia de la hoja) |
||||||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
Cambio porcentual promedio |
|||
|
14.3 |
8.7 |
11.52 |
64.37% |
48.70% |
||||
Resistividad después del platinado:
|
Proyecto: Fieltro de fibra de titanio estirado Thk0.4mm*L40mm*W40mm (No.: TI-PT-1-1), porosidad: 60%~70% Espesor del recubrimiento de platino: 0,5 μm Resultado de la prueba de resistividad: 0.302 ohm·cm (Ω·cm) |
||||||||
|
Resistividad de oblea delgada (espesor menor o igual a 4 mm) |
||||||||
|
Identificación de muestras |
Rango (A) |
Corriente (mA) |
Distancia media entre sondas (mm) |
Diámetro (mm) |
Factor de corrección de diámetro |
Espesor(mm) |
factor de corrección de espesor |
Factor de corrección de espaciado de sondas |
|
1 |
0.1 |
17.76 |
1 |
40 |
4.441 |
0.4 |
0.9997 |
1 |
|
Datos de prueba |
||||||||
|
Puntos |
X (mm) |
Y (mm) |
Tensión directa (μV) |
Tensión inversa (μV) |
Resistividad mΩ.cm |
Conductividad (s/cm) |
Fecha |
Tiempo |
|
1 |
0 |
0 |
19 |
36 |
0.28 |
3571 |
2024/6/12 |
10:17:21 |
|
2 |
0 |
10 |
23 |
40 |
0.32 |
3125 |
2024/6/12 |
10:18:06 |
|
3 |
-10 |
0 |
20 |
37 |
0.29 |
3448 |
2024/6/12 |
10:18:31 |
|
4 |
0 |
-10 |
14 |
32 |
0.23 |
4348 |
2024/6/12 |
10:18:53 |
|
5 |
10 |
0 |
29 |
46 |
0.38 |
2632 |
2024/6/12 |
10:19:37 |
|
6 |
14 |
0 |
25 |
43 |
0.34 |
2941 |
2024/6/12 |
10:20:08 |
|
7 |
0 |
14 |
22 |
40 |
0.31 |
3226 |
2024/6/12 |
10:20:29 |
|
8 |
-14 |
0 |
16 |
33 |
0.25 |
4000 |
2024/6/12 |
10:20:56 |
|
9 |
0 |
-14 |
18 |
35 |
0.27 |
3704 |
2024/6/12 |
10:21:26 |
|
10 |
10 |
10 |
24 |
41 |
0.33 |
3030 |
2024/6/12 |
10:21:44 |
|
11 |
10 |
10 |
25 |
42 |
0.34 |
2941 |
2024/6/12 |
10:21:58 |
|
12 |
10 |
10 |
19 |
36 |
0.28 |
3571 |
2024/6/12 |
10:22:12 |
|
13 |
10 |
10 |
21 |
38 |
0.3 |
3333 |
2024/6/12 |
10:22:27 |
|
Analizar datos (resistividad) |
||||||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
cambio porcentual promedio |
|||
|
0.38 |
0.23 |
0.302 |
65.22% |
49.18% |
||||
Resistencia después del platinado:
|
Resistencia de hoja delgada |
||||||||
|
Identificación de muestras |
Rango (A) |
Corriente (mA) |
Distancia media entre sondas (mm) |
Diámetro (mm) |
Factor de corrección de diámetro |
Espesor(mm) |
factor de corrección de espesor |
Factor de corrección de espaciado de sondas |
|
1 |
0.1 |
44.4 |
1 |
40 |
||||
|
Datos de prueba |
||||||||
|
Puntos |
X (mm) |
Y (mm) |
Voltaje directo (μV) |
Tensión inversa (μV) |
Resistencia cuadrada mΩ/□ |
Conductividad(s/cm) |
Fecha |
Tiempo |
|
1 |
0 |
0 |
65 |
83 |
7.4 |
2024/6/12 |
10:38:41 |
|
|
2 |
0 |
10 |
67 |
85 |
7.6 |
2024/6/12 |
10:39:12 |
|
|
3 |
-10 |
0 |
67 |
84 |
7.6 |
2024/6/12 |
10:39:32 |
|
|
4 |
0 |
-10 |
60 |
77 |
6.9 |
2024/6/12 |
10:39:57 |
|
|
5 |
10 |
0 |
81 |
98 |
9 |
2024/6/12 |
10:40:31 |
|
|
6 |
14 |
0 |
70 |
88 |
7.9 |
2024/6/12 |
10:41:12 |
|
|
7 |
0 |
14 |
64 |
82 |
7.3 |
2024/6/12 |
10:41:34 |
|
|
8 |
-14 |
0 |
54 |
71 |
6.3 |
2024/6/12 |
10:42:15 |
|
|
9 |
0 |
-14 |
65 |
83 |
7.4 |
2024/6/12 |
10:42:38 |
|
|
10 |
10 |
10 |
74 |
92 |
8.3 |
2024/6/12 |
10:42:57 |
|
|
11 |
10 |
10 |
72 |
89 |
8.1 |
2024/6/12 |
10:43:12 |
|
|
12 |
10 |
10 |
60 |
77 |
6.9 |
2024/6/12 |
10:43:28 |
|
|
13 |
10 |
10 |
63 |
80 |
7.2 |
2024/6/12 |
10:43:41 |
|
|
Analizar datos (resistencia de la hoja) |
||||||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
Cambio porcentual promedio |
|||
|
9 |
6.3 |
7.53 |
42.86% |
35.29% |
||||
En conclusión:
Valor de caída de resistividad=(resistividad promedio antes del revestimiento - resistividad promedio después del revestimiento) / resistividad promedio antes del revestimiento
Valor de caída de resistividad {{0}} (0.464-0.302)/0.464=34.9%
La resistividad disminuyó un 34,9% antes y después del platinado.
También probamos otros dos grupos en las mismas condiciones:
|
Analizar datos (resistencia de la hoja) |
|||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
Cambio porcentual promedio |
|
0.56 |
0.36 |
0.432 |
55.56% |
43.48% |
|
Muestra: BARE TI-1-2 no chapada en platino
|
Analizar datos (resistencia de la hoja) |
|||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
Cambio porcentual promedio |
|
0.41 |
0.23 |
0.304 |
78.26% |
56.25% |
|
Muestra: TI-PT-1-2 platinado 0.5μm
Conclusión: La resistividad cayó un 29,6% antes y después del platinado.
|
Analizar datos (resistencia de la hoja) |
|||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
Cambio porcentual promedio |
|
0.52 |
0.35 |
0.434 |
48.57% |
39.08% |
|
Muestra: BARE TI-1-3 no chapada en platino
|
Analizar datos (resistencia de la hoja) |
|||||
|
máximo |
Mínimo |
promedio |
Cambio porcentual máximo |
Desnivel radial |
Cambio porcentual promedio |
|
0.38 |
0.24 |
0.303 |
58.33% |
45.16% |
|
Muestra: TI-PT-1-3 platinado 0.5μm
Conclusión: La resistividad cayó un 30,2% antes y después del platinado.
La resistividad del fieltro de titanio recubierto de platino procesado utilizando nuestras condiciones de proceso de galvanoplastia se reduce en un 10%, y el espesor del revestimiento de platino solo necesita aumentarse en 0.2~0,3μm. En el futuro, continuaremos actualizando los resultados de nuestras pruebas en diferentes condiciones, brindándole el soporte técnico más profesional y cooperando con el trabajo de investigación y desarrollo de clientes de todos los ámbitos de la vida.
Estamos comprometidos a mejorar el proceso de galvanoplastia y utilizar datos de prueba más completos para brindar a los clientes sugerencias más profesionales. ¡Esperamos explorar la energía futura con usted!
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