ニッケル泡は,非常に高い孔隙度 (典型的には90~98%),低散布密度 (0.15~0.0%) で特徴づけられる3次元,開細胞孔隙金属構造である.45g/cm3 (固体ニッケルよりわずか5分の1)完全に相互接続された孔網で 95%を超える孔抜き率この軽量で電気を伝導するスキャフォルドは,特異的な高特異表面積の組み合わせを提供します (強化された触媒活動と活性材料の負荷のために),優れたガス/液体透気性機械的な柔軟性があり,ASTM B162 (ニッケル純度 ≥99.5%) とASTM E23 (衝撃試験) に準拠して製造されている.
エネルギー貯蔵において,ニッケル泡は,リチウムイオン電池アノード,ニッケル金属水化物 (NiMH) 電池電極,高性能スーパーコンデンサター3Dオープンアーキテクチャが活性素材利用と速度能力を最大化します電気化学触媒では,ニッケル泡は水電解剤における水素進化反応 (HER) と酸素進化反応 (OER) の高度な効率の良い触媒サポートとして機能します.トランジションメタル・フォスフィード (e)(例えば,Ni2P) は HER の過剰電力を50mV以下まで低下させ,従来の炭素基配媒よりも40%の効率向上を達成する.先進的な過濾と分離では,ニッケル泡は工業廃棄水から重金属イオン (Pb2+,Cd2+) を除去し,高温ガス浄化媒体の役目を果たします.熱と音の管理のためにニッケル泡は,薄い切片を通して90 dBの電磁気干渉 (EMI) 遮蔽効果を提供し,高周波で優れた音吸収係数を提供します.航空宇宙機室パネル,電子箱,自動車のノイズ削減部品に最適ですこれらのすべての要求の高い分野において,ニッケル泡は,技術者が次世代のエネルギー変換と環境技術に必要とする信頼性と性能を一貫して提供しています.
化学 組成 と 純度 基準
| パラメータ | 仕様 / 価値 | 試験/適合基準 |
|---|---|---|
| 基本金属元素 | ニッケル (Ni) | ほら |
| 純度度 | ≥99.5% (2N5) ≥99.9% | ASTM B162 (UNS N02200 / N02201) |
| 不浄度制限値 (典型) | Fe ≤0.010%;C ≤0.030%;S ≤0.008%;Si ≤0.005%;Cu ≤0.005% | ICP-OES は ASTM E1473 に基づいて |
| 分子式 | ニ | ほら |
| 分子重量 | 58.69 g/mol | ほら |
メカニカル・物理的特性仕様
ニッケル泡は,電解堆積と熱シンタリングプロセスによって生成され,相互接続されたニッケル筋の均一な3Dネットワークを生成する.異なるグレードの主要な仕様は,以下に要約されています.:
| パラメータ | 値範囲 | 注記 / 典型的なグレード |
|---|---|---|
| 毛孔性 | 60% 〜 99.9% (標準:90〜98%) | 空気体積分は散布密度を決定する |
| 透孔率 | ≥95% | 液体/ガス透過性を確保するためにすべての孔が相互接続されている |
| 1インチあたりの毛孔 (PPI) | 5 ¥ 130 PPI | 燃料電池用GDLでは550PPI (粗い) 50130PPI (細い) 110PPI |
| 孔の大きさ | 0.05mm 10mm | 5×120 PPI の範囲に対応し,0.05 mm まで超細い |
| 散布密度 | 0.15 ¥0.45g/cm3 | 固体ニッケル (8.90 g/cm3) の約1/5から1/30 |
| 面積密度 | 280 1,500 ± 30 g/m2 | 厚さ0.5~2.5mm |
| 厚さ | 0.5mm 30mm (30mmを超えたカスタム) | 精度公差 ±0.05 mm 細尺度について |
| 紙のサイズ | 500×500mm,500×1,000mm | 要求により大きい寸法 |
| 溶融点 | 1453 °Cから1,455 °C | 固体ニッケルベース |
| 最大使用温度 | ≥500 °C | 連続性酸化大気 |
| 温度抵抗ピーク | >1,100 °C (短期) | 熱ショックや酸化に耐える |
| 電気伝導性 | 高度 (IACS対価量の約14%) | 相対密度によって |
| 熱伝導性 (推定) | 15.26 W/m·Kまで (毛孔度80%で) | PTFE浸透した複合材料で |
| EMIシールド効果 | ∼90 dB | 比較的薄い厚さの断面を通って |
| 張力強度 | 8 50 MPa (理論上,孔隙度に依存する) | メカニカル強さは,孔隙が増加するにつれて減少する |
| 最大張力 (毛孔度80%) | 50.4 ±6.8 MPa | 複合構造で測定 |
| ヴィッカース硬さ | 638 MPa | フルセルニッケル泡の結筋硬さ |
| 切断強度 | 190 PSI (∼1.31 MPa) | ほら |
産業間応用ガイド
| 応用分野 | 特定の使用事例 | 主要なパフォーマンス要因 |
|---|---|---|
| エネルギー貯蔵 (バッテリー&超強電容器) | リチウムイオン電池アノード (電流コレクター基板); NiMH電池電極 (正電極サポート); スーパーコンデンサータ電極.建物のエネルギー貯蔵用の,セメントベースの固体状態のニッケル鉄電池 | 活性物質の負荷に対する高孔度 (90~98%) 高い電子伝導性 充電/放電サイクルにおける構造安定性 |
| 水素エネルギーと電触媒 | PEM燃料電池ガス拡散層 (GDL);アルカリ水電解孔隙輸送層 (PTL); HER/OER触媒サポート; Zn-空気電池の二機能電極 | 3Dオープンネットワークは三相境界を最大化; HER過剰電力を <50mVに削減; グラフェンキャリアと比較して40%の効率向上; KOH電解液の耐腐蝕性 |
| EMIシールド&熱管理 | 航空宇宙機室の音響パネル;電子機器の収納物;EMIガシケットと接地パッド;熱消耗のための相変化複合材料 | 遮蔽効果90 dB;高周波音吸収;軽量 (密度0.15~0.45g/cm3);リサイクル可能 |
| フィルタリングと分離 | 工業用ガス/液体結合フィルター;廃水からの重金属吸着 (Pb2+,Cd2+,Hg2+);溶融金属フィルター | 高気体/液体の透透性;酸性/アルカリ性環境における耐腐蝕性;均質な孔構造;高汚れ保持能力 |
| 航空宇宙・防衛 | ジェットエンジンのナセルの音響インライン;軽量構造パネル;レーダー吸収材料 (RAM) の基板 | 高温耐性 (>500°C) 低密度で重量削減 可変孔隙性 (10~130PPI) |
| 自動車 | 電動車 (EV) の電池電流収集機; 催化コンバーター基板; 騒音/振動/荒さ (NVH) 減圧パネル | 振動抑制;高周波での音吸収;FMVSS 215衝突安全基準を満たす |
| カタライザーサポート | 水素化/脱水化反応器;VOC酸化催化剤;支持された貴金属 (Pt,Pd,Ru) の催化剤床 | 高い特異表面積,均質な温度分布,優れた熱衝撃耐性 |
| 熱交換 | コンパクト型熱交換機;電子部品冷却;LED熱管理 | 効率的な熱伝送のために高面積比; 泡構造の低圧下降 |
地域向け応用
| 地域 | 主要産業 | ニッケル泡のアプリケーションドライバー |
|---|---|---|
| アジア・太平洋 (中国,日本,韓国,インド,東南アジア) | バッテリー製造,消費電子機器,EV生産 | 世界最大の電池電極市場 (>世界のニッケル泡の消費量の70%).超薄型泡を優先する..5・2.0 mm,95・110 PPI) |
| 北米 (アメリカ,カナダ) | 航空宇宙,防衛,水素エネルギー,医療機器 | 軍用航空機のためのAMS級EMIシールド.PEM電解剤の拡大 (緑色H2に対するIRAインセンティブ) は,多孔型輸送層として80~110PPIの細孔型泡の需要を増加させる |
| ヨーロッパ (ドイツ,フランス,イギリス,オランダ) | 水素経済,自動車工学 | EUのグリーン・デールの水素目標.ドイツの自動車EVサプライチェーンでは,NiMH補助電池とPEM燃料電池部品のためのニッケル泡を指定する |
| 中東 (アラブ首長国連邦,サウジアラビア,カタール) | 石油・ガス,淡水化,石油化学 | H2S/CO2ガス甘味料フィルター サウジアラビアのNEOMグリーン水素プロジェクト |
| 南アメリカ (ブラジル,アルゼンチン,チリ) | 鉱業,金属採掘 | 銅の堆積水溶解フィルター,酸性鉱山水 (pH2−4) 処理,腐食耐性のある流体配送機 |
| アフリカ (南アフリカ,ナイジェリア) | 鉱業,水処理 | 鉱山の脱水のための重金属イオン (Pb2+,Cd22+) の吸着フィルター |
よくある質問 (FAQ)
Q1: ニッケル泡の標準純度は何で,ヨーロッパへの輸出のためのRoHS要件を満たしていますか?
ニッケル泡は,通常,ニッケル純度99.5% (2N5級) から99.9%まで,鉄 (Fe) ≤0.010%,炭素 (C) ≤0.030%,硫黄 (S) ≤0.008%,そして他の微量不純物,ASTM B162仕様に従って厳格に制御されている化学成分を証明するEN 10204タイプ3.1ミール試験証明書を欧州の購入者が要求することがあります.ニッケル泡はEURoHS指令2011/65/EU (鉛なし,鉛なし,鉛なし,鉛なし) による制限物質を含まない.水銀カドミウム,または六価クロム) となり,EU加盟国のすべての電気および電子アプリケーションに完全に適合しています.REACH 附属書II の要件に適合するニッケル金属泡の安全データシート (SDS) は,EU向け輸送ごとに提供できる..
Q2: 孔隙がニッケル泡の機械的強度にどのように影響し,典型的な拉伸強度範囲は?
孔隙は機械強度と逆関係である.より高い孔隙は,固体ニッケル筋の体積分を減少させ,したがって張力強度を低下させる.標準のニッケル泡 (孔隙度90~98%) は,孔隙の大きさと相対密度に応じて8~50MPaの拉伸強度を示します例えば, 80% の孔隙で,最大張力強度は 50.4 ± 6.8 MPa に達し,圧縮強度は相対密度 (σ ρ 1 · 5 から ρ 2 · 0) との電力の法則関係によって支配される.材料は,生産中に平坦化プロセスによるアニゾトロプ的振る舞いを示し,これは,平面内側と透細厚度方向の間の引き伸ばし特性が異なることを意味します..
Q3: ニッケル泡は,切断,溶接,または組み立てのために他の金属に結合することができますか?推奨される製造技術は何ですか?
ニッケル 泡 は 標準 的 な 金属 加工 技術 を 用い て 簡単に 製造 さ れ ます.レーザー 切断 (繊維 や CO2) は,熱 に 影響 する 領域 が 少なく,クリーン で 刺さ ない 縁 を 生み出します.抵抗スポット溶接は,ニッケル泡をニッケルまたはステンレス鋼の電流コレクタータブに効果的に結合します. 超音波溶接は,薄いニッケルリードを泡電極に固定するのに適しています. 結合のために:電気を伝導する銀・エポキシ粘着剤 (例えば,LOCTITE AA 3515) またはニッケルで満たされたエポキシスで,低抵抗性結合 (典型的には<10 mΩ·cm2) を提供するメカニカル・クランプ・フィッティングや圧縮・フィッティングは,頻繁な解体を必要とするアプリケーションで好ましい.高温溶接 (>800°C) は避けられる.これは薄いニッケル筋を酸化し,泡の構造的整合性を損なう可能性があるため.すべての溶接および粘着作業は,加工中に発生する微細粒子の排気を防止するために,適切な局所排気換気を使用する必要があります.