チタン フェルトは、多孔質で導電性が高く耐食性の高い素材であり、現代の電解槽システムの重要なコンポーネントとして浮上しています。これは、スケーラブルなグリーン水素製造を可能にする上で極めて重要な役割を果たしています。{0}業界が水素製造などのグリーンエネルギーソリューションに移行するにつれて、耐久性と効率性の高い電解槽材料の需要が急増しており、電解槽におけるチタンフェルトの役割を理解することが非常に重要になっています。
電解槽におけるチタンフェルトの基本原理
電解槽は電気化学プロセスを使用して、水 (H2O) を水素 (H2) と酸素 (O2) に分離します。チタン フェルトは、その独特の特性により、ガス拡散層 (GDL) または電極基板として機能します。
多孔質構造
チタン フェルトの相互接続された繊維のネットワークは、次のような高表面積の経路を作成します。
ガス拡散: H₂ と O₂ を反応サイトから効率的に輸送します。
液体透過: 電解質 (例: アルカリ系の KOH) または水 (PEM システム) の均一な分布。
この構造により、気泡による電極の詰まりが防止され、反応が中断されません。
電気伝導率
チタンの低い抵抗により、触媒層と集電体間の迅速な電子輸送が可能になります。
これにより、エネルギー損失が最小限に抑えられ、電解槽の効率が向上します。
電気化学的安定性
チタンは腐食環境において不動態酸化物層 (TiO₂) を形成し、以下の環境での劣化から保護します。
酸性PEM電解槽。
アルカリ電解槽。
高温-固体酸化物電解槽。
触媒サポート
チタン フェルトの粗い表面は、触媒 (イリジウム、プラチナなど) の固定サイトを提供します。
ガス発生時の剥離を防止することで、触媒の利用率と寿命を向上させます。
チタンフェルトの主な機能的役割
1. ガス拡散層 (GDL)
プロトン交換膜 (PEM) 電解槽では、チタン フェルトが GDL として機能し、触媒-でコーティングされた膜 (CCM) とバイポーラ プレートの間に配置されます。その役割には以下が含まれます。
ガス輸送: H₂ (カソード) と O₂ (アノード) を触媒から遠ざけるように誘導し、活性サイトのブロックを防ぎます。
水管理: 水を触媒層に到達させて継続的に分割すると同時に、過剰な水を排出して浸水を回避します。
2. 電極基板
アルカリおよび PEM システムでは、チタン フェルトが電極の骨格として機能します。
電流分布: 触媒層全体に電流を均一に分布させ、ホットスポットを防ぎます。
機械的サポート: 高圧条件（PEM システムでは 30～70 bar など）下でも構造の完全性を維持します。-
3. 耐腐食性-バリア
塩素-アルカリ電解槽（塩素と NaOH を生成）では、チタン フェルトは次のことに耐えます。
アノードの塩素が豊富な環境。{0}
陰極には苛性ソーダ (NaOH)。
これにより、従来のスチールやニッケルのメッシュに見られる材料の劣化がなくなりました。
4. 熱管理
チタンの高い熱伝導率は、高電流密度動作中に発生する熱の放散に役立ちます。{0}}-。
コンポーネントを変形させたり、触媒活性を低下させたりする可能性がある過熱を防ぎます。
