Titanium-strekgaas wordt al tientallen jaren gebruikt in de lucht- en ruimtevaart- en waterbouwkunde, meestal in rollen die weinig publieke aandacht trekken. Titanium-strekgaas wordt nu gebruikt bij de productie van groene waterstof. Naarmate de elektrolyse van PEM-water toeneemt, dient het gaas in elektrolyzers om elektriciteit te geleiden, gassen en vloeistoffen te distribueren en mechanische ondersteuning te bieden. In feite fungeert het als een structurele en elektrochemische ruggengraat van de cel. Deze transitie verbreedt niet alleen het toepassingslandschap voor titanium, maar ondersteunt ook verlagingen van de productiekosten van schone waterstof.
Metaal strekken met minimaal materiaalverlies
Het productieproces begint met een massieve plaat of folie van puur titanium. Nauwkeurig stempelen en vervolgens uitrekken - het resultaat is een open gaas. De openingen zijn ruit-vormig. In tegenstelling tot geperforeerde plaat of geweven draaddoek, wordt bij de rekmethode bijna al het originele materiaal gebruikt. Eén vierkante meter titaniumplaat kan worden verwerkt tot ongeveer drie tot vier vierkante meter gaas, wat resulteert in een aanzienlijk lagere titaniumbehoefte per oppervlakte-eenheid. Voor een metaal dat vaak als duur wordt beschouwd, maakt deze efficiëntie titanium economisch praktisch voor toepassingen die grote dekkingsgebieden vereisen.
Maar het echte voordeel is structureel. Geweven mazen zijn afhankelijk van individuele draden die elkaar raken. In zure baden hopen zich oxiden op op de contactpunten, waardoor weerstandswarmte en spanningsdalingen ontstaan. Dat leidt tot ohmse verliezen die je niet kunt negeren. Uitgebreid gaas vermijdt dit volledig omdat het één doorlopend stuk is. De stroom stroomt gelijkmatig over elke streng-geen dode zones, geen hotspots. Voor de elektrochemie kan dat verschil bepalen of een systeem topprestaties levert of vroegtijdig uitvalt.
Waar titaniumgaas schittert: PEM-elektrolyseapparaten
Een grote uitdaging bij PEM-waterelektrolyse komt voort uit de anodeomgeving. Onder zeer zure en oxiderende bedrijfsomstandigheden vertonen conventionele op koolstof-gebaseerde gasdiffusielagen een beperkte chemische stabiliteit. Continue blootstelling aan deze omgeving bevordert koolstofcorrosie, wat leidt tot progressieve oxidatie van de koolstofmatrix en de vorming van CO₂. Dat vreet het materiaal weg, veroorzaakt compressiefouten en verhoogt de weerstand. Het resultaat? Een scherpe daling van de prestaties.
Titanium mesh lost dat op. Een passieve oxidelaag op titanium biedt weerstand tegen zure en alkalische elektrolyten. In de barre omgeving van een PEM-elektrolyseapparaat is het onvervangbaar. Net als de poreuze transportlaag (PTL) of GDL aan de anodezijde, maakt de open 3D-structuur efficiënte gas{4}}vloeistofdiffusie, warmtebeheer en uniforme stroomverdeling mogelijk.
0,05 mm ultra-dun gaas
voor PEM-elektrolyseapparaten die een sterke zuurbestendigheid vereisen.
1-2 mm dikke maaswijdte
voor alkalische elektrolyzers.
TC4 titaniumlegering gaas
geschikt voor werking bij hoge- temperaturen tot 120 graden.
Een bewezen staat van dienst-van chloor-alkali tot waterstof
Titanium gaasis niet nieuw in de elektrochemie. Vóór de recente groei van de waterstofproductie werden titaniumanodes al op grote schaal gebruikt in chloor{1}}alkali-installaties, de productie van natronloog met diafragma, de productie van chloraat en de elektrolyse van chloor in zeewater. In chloor{3}}alkali-toepassingen werken titaniumanoden doorgaans meer dan zes jaar bij stabiele stroomdichtheden van ongeveer 17 A/dm². Het uitbreiden van deze technologie naar waterstofelektrolyse is een geleidelijke evolutie van een gevestigde praktijk, en geen fundamenteel vertrekpunt.
Productiereactie op de stijgende vraag naar elektrolyse
Naarmate de doelstellingen op het gebied van koolstofneutraliteit toenemen, is de vraag naar waterelektrolyse aanzienlijk gegroeid. Een aantal fabrikanten van precisiegaas en titaniumverwerkende bedrijven in China hebben een deel van hun productie op deze toepassing gericht. Beschikbare diktes variëren van 0,05 mm ultradun titaniumgaas tot gaas van TC4-legering voor toepassingen bij hoge- temperaturen. Producttypen omvatten geweven, geperforeerde en geëxpandeerde vormen. Verschillende leveranciers presenteerden diamant-vormige elektrodegaasseries voor AEM- en PEM-elektrolyseapparaten op de Guangzhou International Hydrogen Technology Expo 2026. Dat is een duidelijk teken: geëxpandeerd titaniumgaas is de snelle industrialisatie van groene waterstofapparatuur ingegaan.
Toepassingen van dit materiaal omvatten de behandeling van zeewater, de productie van chloor-alkali, het galvaniseren van anodes en chemische filtratie. Dankzij de hoge weerstand tegen zeewater en verschillende oxiderende of zure media, waaronder nat chloor, hypochloriet, salpeterzuur en organische zuren, vertoont het een verbeterde duurzaamheid in vergelijking met roestvrij staal en veel traditionele metalen materialen. In dergelijke omgevingen overtreft de levensduur die van roestvrij staal en andere conventionele metalen. In deze omgevingen gaat dit materiaal langer mee dan roestvrij staal en andere conventionele metalen. Een filtermand van titaniumgaas die wordt gebruikt voor de inlaat van zeewater kan een ontwerplevensduur hebben van 60 jaar. Geen enkel ander metaal komt in de buurt. Dat is de reden waarom titaniumgaas het materiaal bij uitstek wordt- voor uitrusting van zeeschepen, scheepsbouw en zelfs directe zeewaterelektrolyse.
Kostentrends: van dure- specialiteit tot economisch levensvatbaar materiaal
De afhaalmaaltijd? Een materiaal dat ooit gereserveerd was voor de lucht- en ruimtevaart, bewijst nu zijn economische waarde in alledaagse schone-tech-toepassingen. Naarmate de PEM- en AEM-elektrolyzertechnologieën volwassener worden en de verwerking van titanium steeds beter wordt, zal titaniumgaas alleen maar meer kosten-concurreren.
Voor bedrijven in de groene waterstoftoeleveringsketen is het kiezen van het juiste titaniumgaas niet alleen een materiaalbeslissing. Selectie omvat het balanceren van systeemefficiëntie, levensduur en kosten. Belangrijke criteria zijn onder meer:
De strengbreedte en maasopening passen bij uw gasdiffusiebehoeften.
Oppervlaktecoatings, waaronder platina- en iridium-tantaalformuleringen, vertonen adhesiesterktes van meer dan 15 MPa, terwijl een consistente coatingverdeling over het substraat behouden blijft.
Titanium geëxpandeerd gaaswerd aanvankelijk ontwikkeld voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart en raketaandrijving. Nu voedt het de groene waterstofrevolutie. En het verhaal is nog niet voorbij. De volgende grote toepassing ligt wellicht binnen uw bereik-in de batterijstroomafnemers van elektrische voertuigen. Wanneer dat gebeurt, zal titaniumgaas eens te meer bewijzen dat echte materiaalinnovatie niet gaat over het vervangen van het ene door het andere. Het gaat erom het beste antwoord te bieden op de uitdagingen van onze tijd.
