APS-Beschichtung (Atmospheric Plasma Spray) von Metallblechen mit NiAl (Anode) und NiAlMo (Kathode) zur Verbesserung der Elektrolyseeffizienz durch Reduzierung der Zellspannung.
Mittels VPS-Beschichtung (Vacuum Plasma Spray) wurde eine hochwertige Elektrodenbeschichtung hergestellt. Das vielversprechende Ergebnis soll nun auf das APS-Verfahren übertragen werden, um Kosten und Beschichtungszeit zu sparen. Außerdem soll die Welligkeit der Elektroden reduziert werden.
Das Elektrodensubstrat wird z.B. durch Sandstrahler aufgeraut und mit heißem, schmelzendem Metallpulver mittels Plasmabrenner „beschossen“. Beim Erkalten verklammert sich der Metallüberzug mit der Substratoberfläche. Vor dem Elektrolysebetrieb wird das Aluminium aus der Schicht ausgelaugt. Dabei entsteht eine große, poröse Reney-Nickeloberfläche. Somit wird für die Wasserzersetzungsreaktion eine kleinere Zellspannung benötigt. Damit ist der Elektrolysebetrieb effizienter und spart Betriebskosten.
Hohe, dauerhafte Haftfestigkeit der Schicht, glatte Elektrode, aktive Nickelschicht, geringe Degradation.
In vielen kommerziellen Elektrolyseuren befinden sich VPS-beschichtete Kathoden.
VPS-Beschichtung, z.B. von Oerlikon Metcop
Adaption der VPS-Parameter an die APS-Beschichtung – für Ni- und Stahlsubstrate verschiedener Stärke.
Zeitlicher Verlauf der Zellspannung einer aktivierten Elektrode (Messzelle), Ui-Kennlinien, begleitende Materialanalysen, Einsatz der Elektroden im Versuchsblock.
Die Leistung der Zelle wurde durch die modifizierte NiAl- und NiAlMo-Beschichtung (2A/cm² @ 2,04 V) im Vergleich zu vorher (2A/cm² @ 2,4 V) bei 80°C in 24 Gew.-% KOH gesteigert.
Die Verringerung der Welligkeit durch Optimierung der Beschichtungsparameter, Anpassung der Techniken und anschließendes Walzen war Teil der Modifikationen.
Metallpulver, Plasmabrenner, Beschichtungsanlagen und Prozessautomatisierung.