טיטניום Fiber Felt הוא חומר דמוי לבד העשוי מסיבי טיטניום טהור או סגסוגת טיטניום. סוג זה של חומר לבד מיוצר בדרך כלל על ידי סינטר, לחיצה או טכניקות עיבוד אחרות באמצעות סיבי טיטניום. לבד סיבי טיטניום מפגין עמידות מצוינת בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני קורוזיה, ומוצא יישומים נרחבים בתעשיות כמו הנדסה תרמית, תעופה וחלל והנדסה כימית. יש לו מוליכות תרמית וחשמלית טובה, יחד עם חוזק ויציבות מכאניים מסוימים, מה שהופך אותו למתאים ליישומים כמו בידוד, סינון וספיחה בסביבות בטמפרטורה גבוהה.
שכבת פיזור גז אנודה לבד בסיבי טיטניום
לבד סיבי טיטניום מסונט משמש כמצע לתצהיר זרז פלטינה. המדגם המשמש הוא מעגלי, בקוטר של 30 מ"מ ועובי של 1 מ"מ, עם נקבוביות העולה על 70%. שלבי הטיפול הספציפיים הם כדלקמן:
הסרת סרט תחמוצת
הלבד טיטניום הוטבל בתמיסת חומצה אלקטרוליטית המבוססת על חומצה חנקתית וחומצה הידרופלואורית, עם ערך pH של 0.5 בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, מתח של 2.5V הופעל על הלבד, מה שגורם לפירוק אנודי של משטח הטיטניום.
ניקוי גז ארגון
לאחר שטיפה במים דה-יונים, משטח העבודה מטיטניום עובר טיפול פלזמה בארגון כדי להסיר את כל המזהמים שנותרו על פני הטיטניום.
ציפוי
מתבצעים תהליכי ניקוי פיזיקליים מתמשכים של פלזמה, ולאחר מכן שטיפה נוספת במים מפושטים. סיבי הטיטניום מצופים מיד בפלטינה בשיטה אלקטרוכימית בסביבת ארגון. הפרמטרים מוגדרים לערך pH של 8 וטמפרטורה של 50 מעלות. תהליך הציפוי מתנהל במשך 10 דקות במתח קתודה קבוע של -3.2V ביחס לאלקטרודת הייחוס. במהלך תהליך ציפוי זה, אלקטרודת הטיטניום ממוקמת חשמלית בין שתי אלקטרודות ייחוס מחוברות. זמן ההפעלה מוגדר ל-10 מילישניות, וזמן ההשבתה מוגדר ל-56.7 מילישניות, וכתוצאה מכך מחזור עבודה של 15% בכל מחזור. החלק השני של תהליך הציפוי חוזר על עצמו למשך 10 דקות נוספות.
אספת MEA
האלקטרודה הוספגה בתמיסת יונומר מוליכת פרוטון באתנול של 5% משקל ולאחר מכן מצופה בפלטינה. התמיסה נוצקה על האלקטרודה באמצעות צחצוח אוויר, בעוד שהאלקטרודה מבוססת טיטניום מחוברת למחזיק דגימה מחומם. הטמפרטורה מוגדרת ל-60 מעלות כדי להאיץ את אידוי האתנול ממשטח האלקטרודה.
הרכבה לתצורת צלחת דו קוטבית, בסך הכל 20 סטים.
ציפוי פלטיניום על לבד טיטניום
תמונות מיקרוסקופיות למטה מציגות סיבי טיטניום מסונטרים המצופים בפלטינה. הסיבים הממוקמים בצד החיצוני של הלבד יכולים להגן על הציפוי כולו, השפעה המוסברת על ידי חלוקת השדה החשמלי בתוך התא הראשוני (כאשר האלקטרודה הפועלת ממוקמת בין שתי אלקטרודות נגדיות ומקבילה להן). הציפוי מספיק כדי להבטיח הידבקות יציבה לטווח ארוך של ננו-חלקיקי פלטינה. התמונה הבאה מציגה תמונות מיקרוסקופיות של חלקיקי פלטינה שהופקדו על סיבי טיטניום מצופים אלקטרו, תוך שימוש בתהליך ציפוי דופק.
