Nos processos de eletrólise alcalina da água e cloro-álcali, o design do material dos substratos do eletrodo e das camadas de difusão de fluido determina diretamente a eficiência eletrolítica e a estabilidade operacional de longo prazo. As telas ou espumas de níquel convencionais, embora ofereçam certa porosidade, muitas vezes têm dificuldade em equilibrar resistência mecânica, uniformidade do tamanho dos poros e baixa resistência de contato com uma espessura de apenas 0,25 mm. Para preencher essa lacuna técnica, a TOPTITECH desenvolveu uma placa sinterizada porosa de níquel com espessura de 0,25 mm e dimensões planares de 100×100 mm, apresentando uma porosidade precisamente controlada de aproximadamente 40%.

Através de um processo de sinterização em alta temperatura, as partículas de pó de níquel atingem ligação metalúrgica, formando uma rede de poros tridimensional interconectada com tortuosidade controlável. Essa estrutura alcança um equilíbrio entre alta porosidade e resistência à deformação em escala ultrafina, fornecendo uma nova solução para o fluxo bifásico gás-líquido e a condução de elétrons durante a eletrólise.

Em comparação com os materiais porosos de níquel tradicionais, a principal diferença desta placa sinterizada está em ser "fina, porém rígida". A porosidade de 40% não é o valor máximo alcançável, mas um parâmetro otimizado para rápido desprendimento de bolhas e renovação do eletrólito durante as reações de evolução de hidrogênio/oxigênio. A espessura de 0,25 mm encurta significativamente a distância de transporte de íons e reduz a perda por polarização ôhmica.

Parâmetros

Material: Níquel puro

Tamanho: 100 x 100 x 0,25 mm

Porosidade: aproximadamente 40%

Tamanho dos poros: 10 mícrons

Técnica: Sinterização

Principais características

025mm thickness Nickel porous plate for electrolysis 2

Estrutura autossuportante rígida submillimétrica
Mantém excelente planaridade e resistência à compressão com espessura de 0,25 mm, sem necessidade de tela de suporte adicional. A ligação por pescoço sinterizado fornece forças interparticulares muito superiores às dos compactados verdes prensados mecanicamente, adequada para eletrolisadores que exigem alta pré-carga de montagem.

Canais de poros com baixa tortuosidade
Com 40% de porosidade, a distribuição média do tamanho dos poros é concentrada, com menor tortuosidade dos poros do que os materiais de espuma de níquel. Isso facilita o rápido desprendimento das bolhas de H₂ ou O₂ da superfície do eletrodo, reduzindo o sobrepotencial de ativação causado pela cobertura de bolhas.

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Resistência à corrosão de longo prazo em eletrólitos alcalinos
A matriz de níquel puro forma uma película passiva estável em ambientes alcalinos quentes e concentrados (25–35% em peso de KOH, 80–90°C). Não restam agentes porogênicos residuais ou impurezas de ligantes na estrutura sinterizada, evitando a introdução de elementos tóxicos como ferro ou cloro.

Interface de duplo gradiente projetável
Diferentes distribuições de tamanho de partícula do pó de níquel podem ser aplicadas nas superfícies superior (lado do eletrólito) e inferior (lado do campo de fluxo) durante a sinterização, criando um gradiente de tamanho dos poros. Por exemplo, poros finos no lado da eletrólise suprimem a penetração do catalisador, enquanto poros grossos no lado do campo de fluxo melhoram o transporte do eletrólito.

Principais aplicações

Coletor de corrente anódico para eletrólise alcalina da água (AWE)
Substitui a espuma de níquel como camada de suporte para a reação de evolução de oxigênio (OER). A estrutura de placa fina de 0,25 mm reduz a queda de tensão ôhmica no lado anódico, enquanto a porosidade de 40% fornece canais de escape de baixa resistência para as bolhas de oxigênio e suprime o espessamento contínuo da película passiva da matriz de níquel sob alto potencial.

Camada de difusão catódica em eletrolisadores de gap zero
Em eletrolisadores do tipo filtro-prensa, esta placa sinterizada atua como uma camada de difusão tampão resiliente entre o cátodo e o diafragma. Sua superfície rígida e plana minimiza o risco de perfuração do diafragma, enquanto a estrutura porosa garante a rápida lavagem das bolhas de hidrogênio para os canais de fluxo.

Suporte para conjunto membrana-eletrodo (MEA) em compressores eletroquímicos de hidrogênio
Atua como camada de transporte porosa no lado anódico das bombas eletroquímicas de hidrogênio. A espessura de 0,25 mm reduz a resistência à difusão do hidrogênio, enquanto a porosidade de 40% mantém capacidade adequada de gestão gás-líquido para prevenir alagamento.

Eletrodo de teste para eletrólise secundária de salmoura na indústria cloro-álcali
Em células eletrolíticas de escala laboratorial, esta placa sinterizada pode atuar como substrato do eletrodo de trabalho para a reação de evolução de cloro (CER). E suas dimensões são compatíveis com os suportes padrão para eletrodos de placa plana.