Espuma de níquel como material para electrolizadores de hidrógeno AEM

Espuma de níquel Es un material metálico con alta permeabilidad y baja densidad, espuma reticulada tridimensional, que es un nuevo tipo de material que se está desarrollando rápidamente en la ciencia de materiales actual. La estructura de espuma le da al metal de níquel una estructura de poro abierto, lo que le da una excelente permeabilidad y propiedades significativas de transferencia y disipación de calor.

La espuma de níquel se fabrica mediante el recubrimiento de un esqueleto de material polimérico especial con una estructura de malla tridimensional, como poliuretano, poliéster uretano y otros materiales poliméricos especiales (esponjas). Después de completar el recubrimiento, el producto de espuma metálica finalmente se fabrica quemando el material de polímero interno y reduciendo los óxidos metálicos, y se moldea mediante mecanizado de tratamiento térmico químico.

Con sus propiedades ligeras y eléctricamente conductoras, la espuma de níquel es uno de los materiales constituyentes clave de los electrolizadores de generación de hidrógeno de AEM, proporcionando una solución ideal para la producción de hidrógeno eficiente y sostenible.

Three pieces of nickel foam of different densities and thicknesses

Espuma de níquel

Principio de trabajo

En la reacción de producción de hidrógeno AEM, la espuma de níquel se utiliza como material para la capa de transporte porosa (PTL) en el electrolizador, lo que afecta la eficiencia y la estabilidad de todo el sistema de electrólisis.

El níquel actúa como un buen conductor eléctrico para garantizar la transferencia de electrones a través de los poros en el entorno de reacción. La estructura tridimensional de la espuma de níquel proporciona un buen soporte para el entorno de reacción y ayuda a mantener la estabilidad y la resistencia estructural del electrodo. Mientras tanto, la estructura porosa de la espuma de níquel proporciona una gran área de superficie activa, lo que mejora la velocidad de reacción.

Explosive view of AEM cell structure, labelled with the reaction principle and nickel foam

Espuma de níquel como material PTL para AEM

Especificación

  • Número de agujeros (PPI)13-120 (± 5-10)
  • Número de agujeros por pulgada: 110
  • Densidad superficial (g/m)3)280-3.000 (± 30-200)
  • Espesor (mm): 0, 5-10 (± 0, 05-1, 0)
  • Longitud/anchura (mm): 70-500 (± 0,5)
  • Tamaño de poro: 20 ppi - 110 ppi
  • Porosidad: 98%
  • Tasa de agujero pasante: ≥ 98%
  • Densidad superficial: 350 g/m2
  • Tamaño geométrico: 960mm × longitud, se puede personalizar a petición

Característica

  • Alta conductividad:

    El níquel es un buen conductor de la electricidad, y la estructura tridimensional de la espuma de níquel proporciona un área de superficie más alta, lo que ayuda en la distribución de la corriente eléctrica.

  • Catalítico:

    La espuma de níquel se recubre habitualmente con un catalizador tal como níquel u otros catalizadores adecuados. Estos catalizadores ayudan a catalizar la reacción de electrólisis del agua, que descompone el agua en hidrógeno y oxígeno. La estructura de espuma proporciona una alta área superficial que facilita la distribución del catalizador y la eficiencia de la reacción.

  • Estructura de apoyo:

    La estructura tridimensional de la espuma de níquel proporciona un buen soporte y ayuda a mantener la estabilidad y la resistencia estructural del electrodo, lo que garantiza un funcionamiento a largo plazo.

  • Transporte de iones:

    En ambientes alcalinos, la espuma de níquel permite el transporte de iones de hidróxido (OH-), facilitando las reacciones de electrólisis del agua.

  • Actividad mejorada del electrodo:

    La estructura porosa de la espuma de níquel mejora en gran medida el área de reacción, aumentando la velocidad de reacción y mejorando la eficiencia.

  • Ligero:

    Las estructuras de espuma de níquel son típicamente más ligeras que los materiales sólidos, lo que ayuda a reducir el peso total de la estructura.

Aplicación

La espuma de níquel tiene una variedad de funciones tales como amortiguación, amortiguación de vibraciones, reducción de ruido, retardante de llama, filtración, blindaje electromagnético, etc. Desempeña un papel en los campos de la ingeniería electroquímica, ingeniería química, automóvil, petróleo y así sucesivamente:

  • Ingeniería Electroquímica

    Se utiliza en la producción de hidrógeno electrolítico AEM, proceso electrocatalítico, metalurgia electroquímica y otros escenarios. Aparece en la posición del electrodo positivo y negativo de hidruro de níquel-metal, níquel-cadmio, celda de combustible y otras baterías, de modo que el rendimiento de la batería se mejora exponencialmente, y el material del electrodo compuesto de espuma de níquel-carbono también es un material ideal para baterías de litio.

  • Ingeniería Química

    Puede usarse como catalizadores y sus portadores, medios de filtración y separadores de medios (como separadores de aceite y agua, limpiadores de escape de automóviles, purificadores de aire, etc.), debido a su gran superficie específica, por lo que puede reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia.

  • Térmica

    Se puede utilizar como un material de amortiguación y un material de "mecha" termoconductor altamente eficiente para "tubería de calor", que puede aumentar la eficiencia exponencialmente.

  • Materiales funcionales

    Puede ser utilizado como material de amortiguación para absorber la energía de las olas. Puede desempeñar el papel de cancelación de ruido, absorción de vibraciones, protección electromagnética de amortiguación, tecnología invisible, retardante de llama, aislamiento térmico, etc.

2 pieces of foam nickel for conducting vibration damping tests

Espuma de níquel como material de amortiguación para la amortiguación de vibraciones y el aislamiento

Some strips of nickel foam for EMI shielding

Espuma de níquel como material de blindaje EMI

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