양성자 교환 막 연료 전지 및 전해질의 양극판을위한 토토 배팅 사이트은 좋은 부식 저항성과 낮은 계면 접촉 저항을 실현함으로써 양극판의 수명 개선 및 비용 절감
ihi Ionbond 및 Ihi Hauzer
연료 전지 및 전해질에 대한 수요는 탈탄산으로 증가하고 있습니다. 우리는 연료 전지 및 전해질에서 전기 화학 세포를 형성하는 바이폴라 플레이트의 토토 배팅 사이트 기술과 Ihi Ionbond와 Ihi Hauzer가 비용을 절감하고 연료 전지 및 전해질의 수명을 연장하기 위해 노력하고있는 노력을 소개 할 것입니다.
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Bosch Roel Fuchigami Kenji Jacobs Ruudihi hauzer 테크노 토토 배팅 사이트 B. V.
연료 전지 및 바이폴라 플레이트
수소 가스는 태양 또는 풍력 에너지를 사용하여 형성 될 수 있으며 녹색 수소라고합니다. 일반적으로 녹색 수소는 재생 에너지가있는 전해저에서 생성됩니다. 비교적 쉽게 저장 될 수 있으며 더 먼 거리에 걸쳐 운송이 가능합니다. 수소는 열 또는 에너지 방출 만 수증기 만 생성하는 데 사용될 수 있으며, 거의 제로 CO2 방출이 있습니다. 녹색 수소는 자오선 근처 지역의 해외 풍력 방울 공원 및 태양 광 농장과 같은 풍부한 재생 가능 에너지 자원으로 생산이 비용 효과적인 지역에서 큰 양으로 생성 될 것으로 예상됩니다. 이에 대한 계획은 이미 매우 실질적입니다. 연료 전지 (FC)에서 수소는 산소와 반응하여 전기 에너지를 형성하고 수증기 만 방출합니다. FCS는 일반적으로 다양한 운송 시스템에 사용됩니다. FC 구동 열차와 버스가 이미 운영되고 있으며 FC 전원 트럭이 개발 중입니다. 다양한 종류의 FC들 중에서, 중합체-전해질-막-연료 세포 (PEMFC)는 이미 60 년대에 이미 개발되었으며 우주 비행 프로젝트 Gemini의 첫 번째 적용으로 이미 개발되었습니다. PEMFC는 다른 수소 생성 기술에 비해 뚜렷한 장점이 있습니다. 질량은 상대적으로 낮고, 공격적인 화학 물질은 사용되지 않으며, 전력에는 큰 동적 범위가 있습니다. 따라서 자동차 산업은 먼저 장거리 응용 프로그램에 PEMFC 기술을 적용하고 나중에 에어로 산업을 적용 할 것으로 예상됩니다. 2030 년까지 5%에서 20% 사이의 자동차가 FCS에 의해 구동 될 것입니다.
FC는 그림에 개략적으로 표시됩니다 (Owejan et al., doi : 10.1016/j.ijhydene.2008.12.100). 이는 한 쌍의 양극판 (BPP), 가스 확산 층 (GDL), 촉매 층 및 막으로 구성됩니다. 그림에는 수소가 FC에 공급되는 BPP의 양극 부분이 있습니다. 백금 함유 촉매 층 수소 분자에서 분할되고 이온화되어 수소 이온을 형성한다. 수소 이온은 막을 통해 음극쪽으로 확산 될 수있다. 전자는 대부분 고유 한 탄소 메쉬 인 GDL을 통해 BPP의 애노드쪽으로 운반됩니다. FC의 음극 측에서의 수소 이온은 산소와 반응하여 물 분자를 형성한다. 전자는 반응을 완료하기 위해 다음 BPP의 캐소드 측에 의해 방출되며, 이는 전기 화학 셀 의이 측면에서 탄소 메쉬 (GDL)를 통한 반응을 완료한다. 따라서 전자 전류는 오른쪽에서 왼쪽으로 오른쪽 그림에 들어갑니다. FCS의 전형적인 전류 밀도는 1 a/cm2입니다. 일반적으로 완전한 스택의 경우 300 ~ 400 bpps가 충분한 전압을 얻기 위해 사용됩니다. BPP의 주요 기능은 하나의 FC에서 다음 FC에서 약 1 A/CM2 정도의 전류 밀도로 큰 전류를 전달하는 것입니다. BPP는 관련된 화학 반응의 분할 때문에 종종 분리기로 명명되었습니다.
전통적으로 흑연 플레이트는 BPP로 사용되었습니다. 흑연 플레이트의 주요 재난은 물질의 브라이언스를 극복하기위한 큰 두께입니다. 300 bpps가 넘는 FC 스택을 사용하면 흑연 BPP가있는 FC의 치수가 운송 응용 프로그램에 비해 너무 커질 것입니다. 자동차 응용 분야의 경우, BPP는 바람직하게는 얇은 금속 플레이트, 현재 스테인레스 스틸 또는 티타늄으로 만들어집니다. 이 기사에서는 금속 BPP에 대한 토토 배팅 사이트 기술이 소개됩니다.
금속 BPP로 만든 FC 내부의 조건은 플레이트 표면에 더 이상 보호되지 않을 때 금속 원자의 부식 및 외환이 발생하는 것입니다. 부식은 소위 인터페이스 접촉 저항 (ICR)의 바람직하지 않은 증가를 유발합니다. 금속 이온의 외환은 촉매 및 PEM 교환 막의 오염을 초래하여 시간이 지남에 따라 전력 손실을 초래합니다. 질량 체적 자동차 응용 분야와 자동차보다 훨씬 더 긴 수명이 필요한 산업 응용 분야에서 이러한 기술적 과제를 극복하기 위해 효과적인 토토 배팅 사이트이 개발되었습니다. 승용차의 경우 5,000 ~ 10,000 시간의 운영 수명만으로도 충분하다고합니다. 트럭, 기차, 비행기와 같은 응용 프로그램의 경우 수명이 실질적으로 더 길어야하며 30,000 h의 수치가 표준 기대가되고 있습니다. 전해질은 최대 80,000 시간의 수명을 가지고 있으며 더 높은 작동 전압에서 작동합니다. 따라서 3 개의 언급 된 응용 프로그램 영역에 대해 다른 기술 솔루션이 등장하고 있습니다.
BPP는 FC의 열 에너지를 흡수하고 작동 온도를 70-90 ° C로 유지하는 또 다른 기능을 가지고 있습니다. 이를 위해 BPP는 내부 냉각 채널로 설계되었습니다. 금속 BPP는 일반적으로 두 부분을 찍고 각 절반에 계곡과 크레스트를 만들어 생산됩니다. 두 반쪽은 외부 가장자리에서 용접 또는 접착제로 이음새를냅니다. 크레스트는 냉각 채널 내부에서 형성됩니다.
실제로 BPP의 기능에 두 가지 항목이 중요합니다. (1) GDL과 BPP 사이의 낮은 ICR 및 (2) 부식이 낮습니다. 부식은 금속 플레이트에서 금속 이온의 확산을 유발하여 촉매를 오염시킨다. 또한 부식이 ICR의 증가를 초래합니다.
ICR은 두 GDL 사이에 BPP를 샌드위치하여 저항을 측정하여 결정됩니다. ICR 측정 중 압력은 현재 FC 내부의 압력, 현재 1 MPa와 동일해야합니다. ICR의 목표 값은 미국 에너지 부 (DOE)에 의해 표시되었으며 ICR <10 MΩ ∙ cm216654_169112SO4ph3와 함께) <1μa/cm2. 여기서 산업 당사자들은 자주 수정 된 미디어를 사용하여 Harmsh 운영 조건을 더 잘 대표한다는 점에 유의해야합니다. 측정은 정적 잠재력과 다양한 잠재력으로 수행됩니다. 중요한 정적 전위는 FCS의 정상적인 작동 조건에서 예상되는 것, 즉 0.8 V.
Hauzer and Ionbond의 개발
Ihi Ionbond Ag 및 Ihi Hauzer Techno Coating B. V. (각각“Ionbond”및“Hauzer”)는 IHI 열 처리 및 표면 공학 사업 단위에 속합니다. Ionbond는 고객에게 토토 배팅 사이트 서비스를 제공하며 대부분의 주요 산업 지역에 전 세계 토토 배팅 사이트 플랜트 네트워크를 보유하고 있습니다. Hauzer는 Ionbond와 사내 토토 배팅 사이트 작업을 수행하는 고객에게 토토 배팅 사이트 장비를 제공합니다.
Hauzer는 장비 공급 업체로서 대량 자동차 시장을위한 사내 토토 배팅 사이트 시스템을 갖춘 대량 볼륨 BPP 생산에 중점을 둡니다. 위에서 언급 한 바와 같이, FC 스택은 일반적으로 300 bpps 이상을 가지므로 연간 생산량은 1 천만에서 1 억 bpps의 생산량의 경우 토토 배팅 사이트이 통합 된 완전히 적응 된 생산 체인 만 현실적입니다. Hauzer는 재치 시간이 짧고 출력이 높은 인라인 토토 배팅 사이트 기계로 솔루션을 제공하는 데 중점을 둡니다. 인라인 시스템이 설치되기 전에 고객 생산 시리즈의 경우, Ionbond는 Hauzer의 대형 배치 유형 토토 배팅 사이트 시스템에서 초기 프로토 타이핑 및 BPP의 초기 생산 중에 고객을 지원합니다.
Ionbond의 장기 초점은 트럭, 버스 및 기차의 전해기 및 FC와 같은 긴 평생 기대치가있는 BPP에 있습니다. 볼륨은 실질적으로 작고 BPP 당 부가가치가 상당히 높아져 Ionbond와 같은 전문 서비스 제공 업체가 운송 및 산업 응용 분야를 위해이를 생산할 수 있습니다.
ICR 테스트 시스템은 시장에서 아직 준비가되지 않았습니다. Ionbond는 이미 FCS 및 전해질의 BPP 플레이트 용 다양한 고객 토토 배팅 사이트 서비스를 제공하기 때문에 Ionbond는 다른 크기의 BPP에서 ICR을 측정해야합니다. 이를 위해, Ionbond는 0.1에서 1.5 MPa 사이의 제어 된 접촉 압력을 갖는 ICR 테스트 시스템을 개발했으며, 이로 인해 소규모 테스트 샘플과 실제 크기 BPP는 비파괴 적으로 측정 될 수 있습니다. 이것은 장비의 측벽에있는 슬릿을 통해 가능합니다. 사진은 코너에 작은 BPP를 보여 주어 슬릿을 가리 킵니다. 유압 시스템의 높은 접촉 압력이 관여하므로 연산자의 안전은 Light Curtain Interlocks에 의해 제공됩니다.
Ionbond도 부식 테스트 셀을 설치했습니다. 테스트 셀을 사용하면 부식이 24 또는 48 시간 주기로 시뮬레이션됩니다. 시뮬레이션의 경우 DOE가 설명한 H2SO4 매체는 일반적으로 사용되지만 고객의 요청에 따라 다른 (기밀) 미디어를 사용할 수 있습니다.
두 회사 모두 다른 시장 부문에 중점을 두면서 두 가지 다른 솔루션이 개발되어 생산을 위해 출시되었습니다.
Hauzer에서 개발 된 수정 된 탄소 토토 배팅 사이트 시스템
DIAMOND LIKE CARBIN (DLC) 토토 배팅 사이트은 상업 시장에서 약 25 년 동안 발표되었습니다. FC 응용의 경우 Hauzer는 스테인레스 스틸 BPP를위한 변형 탄소 토토 배팅 사이트을 개발했습니다. DLC 토토 배팅 사이트은 2 단계로 적용됩니다. 첫째, 얇은 금속 층의 접착제 층은 물리 증기 증착 (PVD)에 의해 증착된다. 둘째, 얇은 탄소 층은 PVD에 의해 상단에 증착된다. 전도도 및 부식 저항의 개선에 기여하는 토토 배팅 사이트 패키지는 비용 최적화되었습니다. Academic Solutions가 일반적으로 1 μm 이상의 두께를 나타내는 경우 Hauzer가 개발 한 토토 배팅 사이트 패키지는 총 토토 배팅 사이트 두께가 300 nm 미만입니다.
다른 금속 접착제 층과 다른 탄소 층은 BPP에서 전해질로의 금속 이온의 최소화 및 FC 작동 중 낮고 안정적인 ICR 수준을 위해 기능적 특성을 최적화하기 위해 테스트되었습니다.
첫 번째 테스트에서, 전해질 조성물은 BPP의 금속 이온으로부터의 오염을 확인하기 위해 매우 HarmH 테스트 조건 후 ICP-MS (유도 결합 플라즈마 질량 분석법)에 의해 측정된다. 이 시험은 1.4V, 80 ℃, O2 포화에서 20 분 정적 분극을 사용하여 Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems에 의해 수행되었다. 일반적으로, 오염 수준은 금속 이온의 외부 확산을 차단하는 토토 배팅 사이트의 능력에 의해 크게 결정되며 FC 스택의 예상 수명의 좋은 예측으로 간주된다. 그래프는 전해질에서 CR 및 Fe의 농도가 금속 2가 접착제 층으로 사용되는 경우 훨씬 낮다는 것을 보여준다. 탄소의 유형은 중요한 역할을하지 않는 것 같습니다.
두 번째 테스트에서 독일의 ZBT Institute (수소 및 FC 센터)에 의해 가속화 된 조건 (소위 가속 응력 테스트 또는 AST)에서 작은 FC 스택을 조립하고 테스트합니다. 토토 배팅 사이트 성능은 500 시간 전후에 ICR 수준을 측정하여 결정됩니다.
테스트에 따르면 금속 2 층과 탄소 토토 배팅 사이트의 토토 배팅 사이트 조합을 제외 하고이 수준은 500 시간 후 10MΩ ∙ CM2 아래로 유지됩니다.
결론적으로, 최상의 결과는 금속 2 및 변형 탄소로 얻었습니다. 그 동안,이 토토 배팅 사이트은 이온 본드에서 사전 생산 시리즈의 Hauzer 고객을 위해 성공적으로 생산되었습니다.
대량 생산을 위해 Hauzer는 FlexLiner® 인라인 플랫폼을 제공하고 있습니다. FlexLiner® 시스템은 현재까지 몇 년 동안 다양한 산업에서 운영되고 있습니다. BPP 토토 배팅 사이트의 경우 플랫폼은 양면 토토 배팅 사이트을 위해 구성되어 있으며, 비용 수준이 낮아져 고속으로 여러 프로세스가 병렬로 구성됩니다.
BPP 크기에 따라 약 15 ~ 50 bpps는 분당 하나의 캐리어 속도로 모든 캐리어에로드됩니다. 각 캐리어는 한쪽에 PVD 시스템에 들어가 여러 공정 구역 (에칭, 금속 증착 및 탄소 증착)을 통해 이동하여 시스템을 다른쪽에 둡니다. 이 모듈은 에칭 및 증착, 최적의 운영자 접근성 및 유지 보수 시간이 적은 표준 배치 타입 F1500 단위로 개발 된 프로세스를 구현할 수 있도록 설계되었습니다.
Ionbond의 액적을 기반으로 한 토토 배팅 사이트 시스템
Ionbond는 AU 또는 PT 액 적을 TI에 스프레이하는 토토 배팅 사이트 시스템에서 작업했습니다. 스테인레스 스틸 BPP의 경우, Ti 층은 먼저 PVD로 증착됩니다. Ti BPP의 경우, 액 적은 BPP에 직접 분사됩니다. 두 경우 모두 ti는 나중에 산화되어 tio를 형성합니다2. 이 프로세스는 원래 Treadstone Technologies (http://www.treadstone-technologies.com)에 의해 발명되었으며 "DOT 기술"이라고합니다.
최종 토토 배팅 사이트 솔루션은 기본적으로 궁극적 인 기능을 분할합니다. AU 또는 PT의 액 적은 전기 전도도를 관리하는 반면, TIO2는 반응체 및 방지 장벽을 제공합니다.
기술적으로 흥미로운 솔루션 외에도 훨씬 저렴한 BPP와 스택을 제공 할 수있는 방법을 제공합니다. 일반적인 솔루션은 전체 필름 PT 층을 기반으로하며,이 도트 프로세스는 귀금속 (2 ~ 10% 표면적 적용 범위)의 일부만 사용합니다. 또한, 이제 BPPS의 음극 또는 양극쪽에 어떤 귀금속을 적용 할 것인지에 대한 자유 선택이 있습니다.
AU 또는 PT 액 적의 분무는 열 스프레이 공정으로, 먼저 AU 또는 PT 분말을 포함하는 에멀젼이 만들어집니다. 에멀젼은 매우 정확한 작은 볼륨 펌프를 통해 고출력 버너의 불꽃으로 펌핑됩니다. 분말은 화염에서 녹고 방울/튀김으로 BPP 표면에 도착합니다. 액 적은 원래 분말 크기보다 신중하게 작습니다. 종종 매우 얇은 BPP의 과열 및 가능한 국소 용융을 피하기 위해, BPP는 빠르고 제어 된 선형 이동에 의해 불꽃을 통해 앞뒤로 전달됩니다.
또한 버너 플랫폼은 옆으로 천천히 이동하여 BPP의 전체 표면이 토토 배팅 사이트됩니다. Ionbond에서는 소규모 생산 장치가 건설되었으며 현재 사전 제작 시리즈를 위해 실행 중이며 용량은 20,000m2/y입니다.
AU 또는 PT의 튀김의 모양은 프로세스 조건에 따라 다릅니다. Ionbond는 안전한 작동 창을 정의하기 위해 광범위한 테스트 프로그램을 실행했습니다. 얇은 Ti 층으로 토토 배팅 사이트 된 첫 번째 PVD 표면의 전형적인 예가 AU 도트로 토토 배팅 사이트됩니다.
Flame 스프레이 공정의 공정 조건에 의해 도트의 효과적인 표면 커버리지를 증기 할 수 있습니다. 효과적인 표면 커버리지는 BPP의 ICR 값을 주도하고 있습니다. 커버리지가 높을수록 ICR 값이 낮아집니다.
부식 방지는 액 적 스프레이 후 열 열 처리 공정에 의해 형성된 TIO2 층에 의해 설정됩니다. 스테인레스 스틸 BPP의 부식 및 ICR에 대한 Ti 층의 두께의 영향을 테스트하기 위해, PVD Ti의 3 가지 상이한 두께를 테스트 하였다 : 50 nm, 100 nm, 200 nm. AU 점을 증착시킨 후 Ti를 산화시켰다. ZBT는 24 시간 정적 편광 전후에 ICR 값을 측정했습니다. 결과는 오른쪽의 상단 그림에 표시됩니다. ICR에는 약간의 이동이 있지만, 분극 전후에 ICR에 대한 TI 두께가 큰 영향을 미치지는 않습니다.
TIO2 배리어 토토 배팅 사이트에 의해 수소 손상의 위험도 생각할 수 있습니다.
전해질에 자주 사용되는 Ti BPP의 경우 PT 도트가 스프레이되었고 ICR은 다양한 표면 커버리지 백분율에 대해 측정되었습니다.
오른쪽의 아래쪽 그림은 ICR이 10 MΩ ∙ cm 이하임을 보여줍니다.2이미 2%의 표면 커버리지에서 도달했습니다.
Future Outlook
스테인레스 스틸 BPP는 상업용 차량 응용 프로그램뿐만 아니라 승객 모두를위한 기본 층 스택과 얇은 탄소 토토 배팅 사이트을 사용하여 경제적으로 질량 부피로 토토 배팅 사이트 될 수 있음이 입증되었습니다. Hauzer는 연간 1 천만 부 이상의 대량 부피 생산을위한 토토 배팅 사이트 장비를 설계했습니다.
예상 수명이 더 높은 응용의 경우 대안은 AU 및/또는 PT 방울의 고도로운 경로를 기반으로 설계되었으며, 고도로운 액 적 사이에 TIO2 층이 있습니다. TIO2는 추가 부식을 방지하고 또한 Ti BPP의 수소 취화를 감소시킵니다. 스프레이 조건, 스플래시 모양 및 BPP 표면 준비의 최적화를 통해 귀금속 사용을 추가로 최적화함으로써 추가 향상이 예상 될 수 있습니다. 새로운 수직 기반 기계 개념은 엔지니어링 단계에 있으며 추가 처리량 증가와 Ionbond 직원의 인체 공학적 달리기 및 유지 보수가 있습니다.
Coating Technologies를 통해 FC 및 전해질의 성능과 생산성을 향상시켜 IHI는 글로벌 탈탄화에 기여합니다.