소결 금속 분말 순도가 PEM 전해조 필터를 향상시키는 방법

PEM 전해조는 고온, 산성 조건, 활성 산소종과의 지속적인 접촉 등 매우 독성이 강한 조건에서 작동합니다. 모재와 불순물 입자 사이의 갈바닉 연결로 인해 더러운 소결 금속 분말로 만든 필터 요소는 더 빨리 녹슬게 됩니다. 고순도-분말은 이러한 작은 전기 셀을 제거하여 부품의 서비스 수명을 크게 늘립니다.

초-순수 티타늄 분말 필터는 현장 테스트를 거쳐 8,000~12,000시간 동안 지속되는 것으로 나타났습니다. 반면 일반 필터는 4,000~6,000시간 후에 교체해야 합니다. 이렇게 긴 수명은 고순도 기판에 안정적이고 균일한 수동 산화물 층이 형성되어 작동하는 동안 스스로 고정되어 항상 화학적 공격으로부터 보호하는 데서 비롯됩니다.

티타늄은 부식에 강하고 전기를 효율적으로 전도하며 기계적으로 안정적이기 때문에 PEM ​​전해조 필터 요소에 가장 선호되는 재료입니다. 적절한 등급을 선택하려면소결 금속 분말, 서로 영향을 주고 성능을 필터링하는 여러 측면을 고려해야 합니다.

산소 함량은 전해조 스크린의 가장 필수적인 티타늄 분말 순도 기준입니다. 표준 티타늄 분말에는 1,500~3,000ppm의 산소가 포함되어 있어 전도성과 유연성이 떨어집니다. 초-고순도-순도 및 프리미엄 전해조-등급 분말은 산소 수준을 각각 500ppm과 1,000ppm 미만으로 유지합니다. 이러한 감소는 구조를 약화시키고 전자 이동을 방해하는 딱딱한 산화티타늄 단계를 제거합니다.

입자 크기 분포도 필수적입니다. 최적의 기계적 강도와 투과성을 갖춘 구배-구조 필터는 20~80마이크로미터 사이에서 정밀하게 조절된 확산을 갖는 분말로 만들 수 있습니다. 가스-분무 분말은 원형이므로 포장 및 소결이 더 간단합니다. 일괄적으로 동일한 특성을 갖는 필터를 만드는 것이 가능합니다.

작동 중인 PEM 전해조에서 수행된 비교 테스트에서는 고순도 소결 금속 분말이 다른 유형보다 더 잘 작동하는 것으로 나타났습니다-. 프리미엄 티타늄 분말로 만든 필터는 일반 필터보다 압력 강하가 30~40% 낮지만 입자를 일반 필터와 동일하거나 더 잘 유지합니다. 이러한 낮은 유압 저항은 직접적으로 필요한 펌핑 전력의 감소로 이어지며, 이는 시스템 작동을 더 좋게 만듭니다.

장기간에 걸친 안정성 테스트에 따르면 고순도 필터는 유효 수명 전반에 걸쳐 잘 작동하는 반면, 표준 등급 부품은 시간이 지남에 따라 필터링 기능을 상실하고 천천히 통과하는 것으로 나타났습니다. 이러한 안정적인 이점은 순수 재료가 사용되는 동안 구조를 쉽게 변경하지 않는다는 사실에서 비롯됩니다. 이러한 변화에는 입자 조대화, 상 변형 및 국부적인 녹이 포함되며, 이 모두는 시간이 지남에 따라 필터 성능을 저하시킵니다.

표준-등급 분말을 사용할 때 배치마다 산소 함량이 달라질 수 있다는 사실이 큰 문제입니다. 이러한 안정성 부족은 예측할 수 없는 소결 거동과 다양한 최종 특성으로 이어져 품질 관리가 더 어려워지고 생산 수율이 낮아집니다. 엄격한 조성 제어를 통해 저산소 소결 금속 분말을 만들기 위해 첨단 생산 기술이 사용됩니다. 이를 통해 처리 기능을 반복할 수 있고 제품이 항상 동일한 방식으로 작동할 수 있습니다.

제조업체가 제어된-산소 분말을 사용하는 경우 엄격한 요구 사항을 충족하는 필터를 정기적으로 만드는 테스트된 공정 창을 설정할 수 있습니다. 이러한 확실성은 폐기되는 양을 줄이고, 소결 후 수행해야 하는 재작업을 줄이며, 신뢰할 수 있는 부품이 안전성과 가용성에 직접적인 영향을 미치는 수소 생산 공장의 품질 보증 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다.

공급된 분말이 순도 요구 사항을 충족하는지 확인하려면 고급 분석 방법이 필요합니다. 10ppm 미만의 정확도로 불활성 기체 융합 분석을 통해 분말 내 산소, 질소, 수소의 양을 측정할 수 있어 분말 등급 간의 차이를 알 수 있습니다. X-선 형광 분광법은 금속 잔류물을 찾아내고, 유도 결합 플라즈마 질량 분석법은 백만분의 1 수준의 미량 원소를 찾아냅니다.

분말 순도의 실제 효과는 소결 시험예의 미세 구조를 보면 알 수 있습니다. 고순도-소결 금속분말은 2상 석출물이 없는 깨끗한 입계를 갖고 있습니다. 반면, 오염된 재료에는 작은 산화물이나 탄화물 입자가 있어 특성이 악화됩니다. 주사전자현미경과 에너지{5}}분광학을 함께 사용하여 불순물 분포 지도를 만들면 필터 작동 성능에 영향을 미칠 수 있는 분리 패턴을 찾는 데 도움이 됩니다.

차압, 온도 순환 및 유체 움직임은 PEM 전해조 필터에 스트레스를 줍니다. 이 품목의 기계적 안정성은 다음에 따라 달라집니다.소결 금속 분말활용. 고순도-분말 구조는 불결한 구조보다 더 강하고 파손될 가능성이 적습니다.

저산소 분진으로 만든 소결 티타늄은 유연성이 있어 필터가 깨지지 않고 심한 힘을 견딜 수 있습니다. 급격한 온도 변동으로 인해 열 변형이 발생하므로 이 속성은 시스템을 시작하거나 종료할 때 유용합니다. 실내 온도와 작동 온도 사이의 1,000회 이상의 열 주기에서는 고순도 필터가 파손되지 않습니다.- 그러나 표준-등급 부품은 300~500사이클 후에 파손됩니다.

미세하고 규칙적인 입자 모양으로 인해 프리미엄 분말은 기계적 이점을 제공합니다. 입자 가장자리는 파손을 방지하는 반면 입자가 작을수록 단위 거리당 가장자리가 더 많습니다. 이러한 미세 구조 향상과 부서지기 쉬운 두 번째 단계가 없기 때문에 산업용 전해조의 기계적 요구 사항을 관리할 수 있는 필터가 생성됩니다.

고순도-소결 금속 분말은 필터 성능 이상의 이점을 제공합니다. 이러한 장점은 전해조 시스템 효율성과 신뢰성에 영향을 미칩니다. 더 나은 전도성 필터는 전압 손실을 줄여 수소 생산을 더욱 효율적으로 만들고 1kg의 수소를 생성하는 데 필요한 전력을 줄입니다. 산업용 전해조는 수년 동안 활용되므로 아주 작은 효율 증가라도 비용을 절감할 수 있습니다.

내부식성이 향상되면 유지보수 간격이 길어지고 교체 비용이 저렴해집니다. 프리미엄 여과 시스템은 높은 재료비에도 불구하고 총 소유 비용이 낮습니다. 에너지 절약, 가동 중단 시간 및 유지 관리 비용을 고려한 상세한 경제 조사에 따르면 고순도 분말은 현명한 투자라는 것이 밝혀졌습니다.-

시스템{0}}수준의 가장 큰 이점은 신뢰성일 수 있습니다. 필터가 고장나면 시설을 예고 없이 폐쇄해야 하므로 수소 생산이 중단되고 많은 비용이 발생합니다. 고-순도 분말 필터는 산업용 수소 응용 분야에서 더 오래 지속되고 더 일관되게 작동합니다.