چگونه پودر فلز متخلخل می تواند عمر فیلتر را افزایش دهد؟

طول عمر فیلتر یک نگرانی واقعی برای مهندسانی است که در الکترولیز آب PEM و سایر فرآیندهای صنعتی سخت کار می کنند. زمانی که یک عنصر فیلتر زودتر از زمان برنامه ریزی شده از کار بیفتد، به معنای زمان خرابی برنامه ریزی نشده، هزینه های جایگزینی و کاهش کارایی سیستم است. یکی از عواملی که در پس خرابی زودرس فیلتر نادیده گرفته شده است، کیفیت بستر خام - به طور خاص،پودر فلز متخلخلبرای ساخت اسکلت متخلخل عنصر فیلتر استفاده می شود.

انتخاب پودر مناسب صرفاً یک تصمیم خرید نیست. این به طور مستقیم نحوه عملکرد فیلتر نهایی را در طول ماه ها و سال ها کار مداوم شکل می دهد.

زیرلایه بر نتیجه حاکم است

یکی از اولین چیزهایی که ساخته می شود بستری از پودر فلز است. پودر به هم فشرده شده و حرارت داده می شود تا زمانی که یک اسکلت سخت و به هم پیوسته تشکیل شود. خواص پودری که وارد فرآیند می شود به طور کامل شکل آن اسکلت را تعیین می کند، از جمله منافذ آن، ضخامت دیواره و نحوه اتصال ذرات به یکدیگر.

تحقیقات متالورژی پودر و ادبیات مربوط به صنعت به طور مداوم نشان می دهد که خلوص پودر، مورفولوژی ذرات و توزیع اندازه ذرات سه عامل اصلی هستند که تعیین می کنند یک فیلتر کامل چقدر خوب کار می کند. اگر پودر ذرات با اندازه های مختلف یا هوای زیادی در آن وجود داشته باشد، در هنگام تف جوشی، یقه در همه جا قرار می گیرد. این باعث می شود نقاط ضعیفی باقی بماند که باعث می شود با تغییر فشار، ساختار سریعتر از بین برود.

چرا کاربردهای انرژی هیدروژن بیشتر نیاز دارند؟

در سیستم های الکترولیز آب PEM (غشاء تبادل پروتون)، عناصر فیلتر متخلخل در محیط های بسیار اسیدی و پر از اکسیژن در دما و فشار بالا کار می کنند. در این شرایط، پایه درجه پایین-به سرعت خراب می‌شود. پودر فلز متخلخل ساخته شده از تیتانیوم که دارای محتوای اکسیژن کم (معمولاً کمتر از 0.15 درصد وزنی) است برای مدت طولانی از نظر الکتروشیمیایی پایدار و از نظر مکانیکی سالم می ماند. این به طور مستقیم به این معنی است که عنصر فیلتر بیشتر دوام می آورد و کل هزینه مالکیت برای سیستم الکترولیز کاهش می یابد.

محتوای اکسیژن به عنوان یک محرک تخریب پنهان

سطح اکسیژن در پودر فلز همیشه هنگام خرید در مورد آن فکر نمی شود. در زندگی واقعی، یکی از مهم ترین عوامل کیفیت برای مدت زمان ماندگاری فیلتر است. پودر تیتانیوم با اکسیژن زیاد فازهای اکسید تیتانیوم را به ماتریس متخلخل اضافه می کند. این لکه‌های اکسیدی قوام فلزی اسکلت متخلخل را می‌شکنند که باعث می‌شود در برابر خوردگی و جریان الکتریسیته مقاومت کمتری داشته باشد.

رسانایی کمتر به معنای مقاومت اهمی بالاتر در سراسر عنصر فیلتر در محیط های الکترولیتی PEM است. این باعث می شود که خوردگی الکتروشیمیایی موضعی سریعتر اتفاق بیفتد. با گذشت زمان، این خوردگی مسیرهای منافذ را به صورت ناهموار وسیع‌تر می‌کند که دقت فیلتر کردن را کاهش می‌دهد و در نهایت منجر به شکستن ساختار می‌شود. این واکنش زنجیره ای با خلوص بالا، اکسیژن کم- متوقف می شودپودر فلز متخلخل، که پیوند فلزی تمیزی را که چارچوب متخلخل را در کنار هم نگه می دارد، حفظ می کند.

ثبات در میان دسته‌های تولید

قوام پودر از دسته ای به دسته دیگر نیز بسیار مهم است. اگر محتوای اکسیژن پودر، توزیع اندازه ذرات، یا شیمی سطح بین دوره‌های تولید تغییر کند، عناصر فیلتر متخلخل ساخته شده از این مراحل، اندازه سوراخ، چگالی و استحکام مکانیکی متفاوتی خواهند داشت. برای پروژه‌های بزرگ هیدروژن سبز با صدها پشته الکترولیتی، این تغییر به این معنی است که پیش‌بینی دور تعویض فیلتر دشوار است، که ریسک عملیاتی را افزایش می‌دهد.

یک پودر خام پایدار و خوب تعریف شده، کلید فرآیند پخت است که می تواند تکرار شود و یک محصول فیلتر نهایی ثابت است.

توزیع اندازه ذرات معماری منافذ را کنترل می کند

امکان تغییر توزیع اندازه منافذ فیلتر فلزی متخلخل متخلخل پس از پخت آن وجود ندارد. در حال حاضر در پودر شروع وجود دارد. شبکه های منافذی که از پودرهای ریزتر ساخته شده اند سفت تر و یکنواخت تر هستند. سازه های با شار بیشتر از پودرهای درشت تر ساخته می شوند. وقتی توزیع اندازه ذرات باریک و خوب-کنترل می‌شود، شبکه منافذی که تشکیل می‌شود از نظر ریاضی منظم است. این به این معنی است که مقاومت جریان و راندمان جذب ذرات برای کل عمر فیلتر یکسان خواهد ماند.

ساختارهای گرادیان از طریق ترکیب پودری

استفاده از مقادیر اندازه گیری شده پودرهای درشت و ریز با هم برای ساخت عناصر فیلتر گرادیان روشی بسیار موثر است. هنگامی که شما یک ساختار گرادیان دارید، لایه بالایی دارای یک منطقه قبل از{1} فیلتراسیون ناهموار است و لایه پایین دارای یک منطقه رهگیری صاف است.

این طرح بار فیلتر را در تمام طول عنصر پخش می کند. این باعث می شود که سطح خیلی زود کور نشود و زمان بین فواصل سرویس را به شدت افزایش می دهد. برای به دست آوردن یک گرادیان پایدار، باید نسبت دانه بندی پودر را به دقت مدیریت کنید، که هم دانش فنی{2}}چگونگی و هم تأیید دقیق مواد خام را می طلبد.

فعالیت تف جوشی و چگالی اسکلتی

استحکام اسکلت فیلتر نهایی به طور مستقیم با فعالیت تف جوشی پودر مرتبط است، که توانایی ذرات پودر برای تشکیل گردن های بین ذره ای قوی در دمای پخت معین است. پودر با فعالیت تف جوشی زیاد، گره های اسکلتی را می سازد که متراکم هستند،-به خوبی به هم متصل می شوند و با اعمال فشار و برداشتن مکرر تغییر شکل نمی دهند. این امر به ویژه در الکترولیز PEM بسیار مهم است، زیرا صفحه نمایشگرها در حالی که به طور معمول کار می کنند، دورهای زیادی تحت فشار و فشار قرار می گیرند.

فیلتر فلزی متخلخل ساخته شده از پودر کم فعالیت- پس از قرار گرفتن در فشار زیاد، ترک‌های ریز در گره‌های اسکلتی ایجاد می‌کند و ساختار به آرامی از هم می‌پاشد. ساختار اسکلتی در طول هزاران چرخه عملیاتی به لطف{2}}فعالیت بالا ثابت می ماند.پودر فلز متخلخل. این باعث می شود عمر سرویس طولانی تر و قابل اطمینان تر شود.

پودر فولاد ضد زنگ و پایه نیکل{0} برای شرایط سخت

قلع همیشه برای کارهای خاص مورد نیاز نیست. در مکان‌هایی با گرما و فشار زیاد، پودرهای فلزی مبتنی بر نیکل-یا پودرهای فولاد ضد زنگ ممکن است بهتر عمل کنند. این دو نوع پودر استحکام و سطح پایداری حرارتی متفاوتی دارند. انتخاب پودر فلز مناسب برای کار به همان اندازه مهم است که اندازه ذرات مناسب یا درجه خالص را انتخاب کنید. انتخاب نامناسب مواد یک دلیل رایج اما قابل اجتناب است که چرا فیلترها باید خیلی زود تعویض شوند.

تطبیق مشخصات پودر با شرایط کاری

برای انتخاب پودر مناسب، ابتدا باید توضیحات کاملی از شرایط کار، از جمله نوع سیال، فشار کاری، محدوده دما، میزان دقت مورد نیاز برای فیلتر و مدت زمان ماندگاری پودر ارائه دهید. عناصر فیلتر الکترولیتی با دقت بالا{1}PEM به پودر تیتانیوم نیاز دارند که بسیار خالص است، اکسیژن کمی دارد و توزیع اندازه ذرات و شیمی سطح را به شدت کنترل می‌کند. به طور کلی، کاربردهای فیلتراسیون صنعتی ممکن است بتواند طیف وسیع تری از پودرها را مدیریت کند، که می تواند به روشی مقرون به صرفه و بدون از دست دادن پایداری ساختاری مورد نیاز برای استفاده طولانی مدت انجام شود.

ارزش یک سیستم پودر سفارشی

یک فرمول پودر معمولی--در قفسه همیشه بهترین عملکرد فیلتر را ندارد. یک سیستم پودر ویژه توسط فروشنده پودر و فیلترساز با همکاری یکدیگر ایجاد شد.

این سیستم اجازه می دهد تا نسبت دانه بندی پودر، شکل ذرات، درجه خلوص و عوامل تف جوشی برای هندسه و کاربرد فیلتر بهینه شود. این سطح سازگاری باعث می شود فیلترها دوام بیشتری داشته باشند، تجهیزات الکترولیتی فرسوده نشوند و نیازهای زیرساخت هیدروژن سبز در مقیاس بزرگ برای تولید انبوه برآورده شود.

هنگامی که یک فیلتر فلزی متخلخل پودری برای اولین بار در محل قرار می گیرد، عمر مفید آن مشخص نیست. در نقطه انتخاب پودر، مشخص است. خلوص، توزیع اندازه ذرات، فعالیت تف جوشی و قوام دسته ای برخی از عواملی هستند که بر مدت زمانی که یک عنصر فیلتر شکل و عملکرد خود را در زمان استفاده در زندگی واقعی حفظ می کند، تأثیر می گذارد. بهترین کار برای مهندسان و تیم‌های خریدار که در زمینه الکترولیز PEM و کاربردهای انرژی هیدروژن مربوطه کار می‌کنند بهتر است-مشخص‌شده، برنامه‌های کاربردی{4}}مشخص شده را خریداری کنند.پودر فلز متخلخل. این باعث می شود فیلترها بیشتر دوام بیاورند، نیاز به تعویض کمتری دارند و در کل هزینه کمتری دارند.

ما در NAVI Titanium پودر تیتانیوم با خلوص بالا،-کم{1}}و همچنین سیستم‌های پودری منحصربه‌فردی را که برای عناصر فیلتر پودری در الکترولیز PEM و سایر فرآیندهای سخت صنعتی ساخته شده است، ارائه می‌کنیم. ساختارهای سوراخ سفارشی ما، که اندازه آنها بین 5 تا 80 میکرومتر است، امکان جریان بهتر گاز و آب را فراهم می کند و در عین حال ساختار را در طول زمان پایدار نگه می دارد. به عنوان یک متخصصپودر فلز متخلخلتامین کننده، ما مستقیماً با سازندگان فیلتر کار می کنیم تا مشخصات پودری را ایجاد کنیم که برای شرایط کاری منحصر به فرد شما مناسب است. این کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که فیلترها دوام بیشتری دارند، کیفیت دسته ای همیشه یکسان است و می توان تولید را برای پروژه های هیدروژن سبز افزایش داد.

فوراً با تیم فناوری ما تماس بگیریدsales@navititanium.com.

1. آلمانی، RM Sintering: از مشاهدات تجربی تا اصول علمی. باترورث{4}هاینمان، 2014.

2. Lefebvre, L.-P., Banhart, J., & Dunand, DC "فلزات متخلخل و فوم های فلزی: وضعیت فعلی و تحولات اخیر." مواد مهندسی پیشرفته، 10 (9)، 775-787، 2008.

3. Smolders, CA, & Reuvers, AJ "مشخصات ساختار منافذ غشاهای نامتقارن و فیلترهای فلزی متخلخل." مجله علم غشاء، 1985.

4. Majsztrik, P., Bocarsly, A., & Benziger, J. "نفوذ آب از طریق غشاهای Nafion: نقش فعالیت آب." مجله شیمی فیزیک B، 112 (51)، 16280-16289، 2008.

5. Atkinson, HV, & Davies, S. "جنبه های اساسی پرس ایزواستاتیک داغ: یک مرور کلی." معاملات متالورژی و مواد A، 31 (12)، 2981-3000، 2000.

6. Thewlis، G. "فرآوری متالورژی پودر و کنترل ساختار منافذ در اجزای متخلخل". متالورژی پودر، 47 (1)، 45-52، 2004.