El espesor mínimo defieltro de fibra de titanioes 0.25 mm, la porosidad es 50-70% y la estructura es más propicia para la transferencia de masa gas-líquido. Para mantener su conductividad, es necesario recubrir la superficie con platino e iridio. Existen problemas como la gran cantidad de metales preciosos y los altos precios; existen problemas tales como una mala estabilidad del recubrimiento y el desprendimiento de la capa de catalizador del ánodo.
(1) Cuando se utiliza fieltro sinterizado de titanio como capa de difusión de gas de la pila de combustible, la fibra de carbono se corroe fácilmente;
(2) Los métodos de recubrimiento de fieltro sinterizado de titanio incluyen el método de recubrimiento por horneado y galvanoplastia por impulsos;
1. Capa de difusión de gas anódico de fieltro de titanio.
El fieltro de titanio sinterizado se utiliza como sustrato para la deposición de catalizadores de platino. La muestra utilizada es redonda, de 30 mm de diámetro, 1 mm de espesor y tiene una porosidad superior al 70%. Los pasos de procesamiento específicos son los siguientes:
(1) Película de desoxidación: el fieltro de titanio se encuentra en una solución de decapado electrolítico a base de ácido nítrico y ácido fluorhídrico con un pH de 0.5 a temperatura ambiente; luego se aplica un voltaje de 2,5 V al fieltro para provocar la disolución anódica de la superficie de titanio/dióxido de titanio. Para este fin se ha utilizado como paso preparatorio una malla expandida de titanio recubierta con contraelectrodos a base de platino.
(2) Limpieza con argón: después de enjuagar con agua desionizada, la superficie de la pieza de trabajo de titanio se sometió a un tratamiento con plasma en argón para eliminar los contaminantes que aún quedaban en la superficie de titanio.
(3) Recubrimiento: Después de un proceso continuo de limpieza física con plasma y un enjuague adicional con agua desionizada, las fibras de titanio se recubrieron electroquímicamente inmediatamente con platino bajo argón. Durante el proceso de galvanoplastia, el electrodo de titanio se colocó entre dos contraelectrodos conectados. Posteriormente, para aumentar la actividad electroquímica del catalizador para depositar partículas de platino de tamaño micro y nano en el área de la superficie, el modo de galvanoplastia se cambió a galvanoplastia por impulsos del contraelectrodo a un voltaje catódico de -3. 0 V sin interrumpir el proceso. El tiempo de encendido se configuró en 10 ms y el tiempo de apagado en 56,7 ms, lo que resultó en un ciclo de trabajo del 15 %. La segunda parte del proceso de galvanoplastia se llevó a cabo durante otros 10 min.
(4) Conjunto MEA: Los electrodos se impregnaron con 0.5 ml de solución de ionómero conductor de protones Nafion® (5% en peso en etanol) y posteriormente se recubrieron con platino. La solución se aplicó mediante cepillado con aire, mientras que los electrodos a base de titanio están conectados a un soporte de muestra calentado. La temperatura del aire se fija en 60 grados para acelerar la evaporación del etanol de la superficie del electrodo.
(5) y las placas bipolares forman una pila, 20 grupos.
2. Recubrimiento de platino sobre fieltro de titanio.
Las micrografías siguientes muestran fibras de titanio sinterizadas con revestimiento de platino. Las fibras situadas en el exterior del fieltro protegen todo el revestimiento, efecto que puede explicarse por la distribución del campo eléctrico dentro de la celda galvánica (el electrodo de trabajo está situado entre y paralelo a los dos contraelectrodos). El recubrimiento es suficiente para permitir una adhesión estable a largo plazo de las nanopartículas de platino.
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