氢能源金属丝网牌号标准、种类、规格、型号及行业用途介绍

氢能源金属丝网牌号标准、种类、规格、型号及行业用途介绍

氢能源金属丝网综合介绍

一、牌号与标准  

氢能源领域对金属丝网的关键要求包括 抗氢脆、耐高压、耐腐蚀及高纯度兼容性，常用材料及标准如下：

1. 主流牌号 

- 不锈钢系列

  - 316L（UNS S31603）  

    - 标准：ASTM A240（美标）、GB/T 4237（中标022Cr17Ni12Mo2）。  

    - 特性：耐Cl⁻及弱酸腐蚀，适用于常温氢环境（如燃料电池双极板流道网）。  

  - 双相钢2205（UNS S32205） 

    - 标准：ASTM A240、GB/T 21833。  

    - 特性：奥氏体-铁素体双相结构，抗氢脆性优于普通不锈钢，用于高压储氢罐内衬网。  

- 镍基合金系列 

  - Inconel 625（UNS N06625） 

    - 标准：ASTM B443、GB/T 15007（中标NS3306）。  

    - 特性：耐高温（≤980℃）及高压氢气腐蚀，用于液氢泵过滤网。  

  - Hastelloy C276（UNS N10276）

    - 标准：ASTM B575、GB/T 15007（中标NS3304）。  

    - 特性：耐浓盐酸、湿氢气腐蚀，适用于电解水制氢酸性电解液过滤。  

- 钛及钛合金  

  - Gr1（UNS R50250）  

    - 标准：ASTM B265、GB/T 3621（中标TA1）。  

    - 特性：高纯度氢兼容性，抗氢脆，用于氢燃料电池气体扩散层基材。  

2. 行业标准  

- 国际标准：  

  - ISO 14687：氢气燃料质量要求（杂质含量限制）。  

  - SAE J2719：燃料电池系统氢气纯度检测规范。  

- 中国标准：  

  - GB/T 34542：氢气储存系统材料相容性测试方法。  

  - T/CATSI 05002：车用高压储氢瓶金属内胆技术条件。  

二、种类与结构类型  

1. 按功能分类 

- 氢气过滤网  

  - 高压氢气管路滤网：烧结316L丝网（目数200-400），拦截颗粒物（粒径≤10μm）。  

  - 电解槽电解液过滤：Hastelloy C276密纹编织网（目数100-200），耐强酸（如PEM电解槽）。  

- 燃料电池组件 

  - 气体扩散层（GDL）：钛丝烧结网（孔隙率70-80%），厚度0.1-0.3mm，促进氢气均匀分布。  

  - 双极板流道网：316L蚀刻/冲压网（流道宽度0.5-1mm），导电+导气双功能。  

- 储氢系统 

  - 储氢瓶内胆支撑网：双相钢2205波纹编织网（丝径0.5-1mm），抗70MPa高压氢脆。  

  - 液态氢输送滤网：Inconel 625烧结网（孔径5-20μm），耐-253℃超低温。  

2. 编织工艺  

- 平纹编织：经济型，用于低压氢气过滤（如加氢站预处理）。  

- 多层烧结：高压差耐受（＞5MPa），孔隙率可控（如液氢泵滤网）。  

- 3D打印金属网：定制化流道结构（如燃料电池双极板），提升传质效率。  

三、规格与型号参数  

1. 核心参数

- 目数（Mesh）：50-500目  

  - 氢气纯化：300-500目（孔径≤0.05mm）。  

  - 电解液过滤：100-200目（孔径0.1-0.3mm）。  

- 丝径（Wire Diameter）：0.05-1.0mm  

  - 高压场景：丝径≥0.3mm（如储氢罐内衬网）。  

- 孔隙率（%）：  

  - 气体扩散层：70-80%（平衡透气性与导电性）。  

  - 烧结滤网：30-50%（耐压性优先）。  

2. 型号命名示例 

- H2-F-316L-300S：  

  - H2：氢能源应用；F：过滤网；316L材质；300目数；S:烧结结构。  

- FC-GDL-TiGr1-80P：  

  - FC：燃料电池；GDL：气体扩散层；TiGr1材质；80：孔隙率80%；P:平纹。  

四、行业用途详解  

1. 制氢环节  

- 电解水制氢：  

  - 碱性电解槽：镍网（Ni201）作为电极催化层载体，耐强碱（KOH浓度30%）。  

  - PEM电解槽：钛烧结网（Gr1）作为质子交换膜支撑层，耐酸性（pH=2-3）。  

2. 储运环节  

- 高压储氢瓶：  

  - IV型瓶碳纤维缠绕内衬：双相钢2205丝网增强，防止内胆蠕变。  

  - 液氢储罐：Inconel 625丝网过滤，拦截冰晶及杂质（温度-253℃）。  

3. 燃料电池系统  

- 电堆气体分配：  

  - 氢气/空气流道网：316L激光蚀刻网（流道深度0.2mm），确保反应气体均匀分布。  

  - 水管理网：钛基亲水涂层丝网，促进液态水排出，避免电极“水淹”。  

4. 加氢基础设施  

- 加氢站滤清系统：  

  - 前置过滤器：烧结Monel 400网（目数100），抗硫化氢腐蚀（H₂S≤4ppm）。  

  - 精密过滤器：316L多层烧结网（目数400），氢气纯度≥99.97%（ISO 14687）。  

五、选型建议  

1. 抗氢脆优先：避免马氏体钢（如410），优选奥氏体不锈钢（316L）、双相钢或钛合金。  

2. 高压/低温环境：储氢系统（70MPa/-253℃）选用Inconel 625或钛合金，避免材料脆化。  

3. 表面处理：  

   - 氢燃料电池组件：钛网需镀铂或碳涂层（降低接触电阻）。  

   - 电解槽电极：镍网表面负载催化剂（如IrO₂、Pt）。  

4. 成本优化：非关键路径（如通风系统）可选用镀铝碳钢丝网（耐氢脆涂层处理）。  

六、总结  

氢能源金属丝网是氢能产业链中的关键材料，其性能直接影响系统效率与安全性：  

- 制氢环节：镍基/钛基丝网耐腐蚀，支撑高效电解反应。  

- 储运环节：双相钢/Inconel合金抗高压氢脆，保障储氢瓶寿命。  

- 燃料电池：高孔隙钛网优化气体扩散，提升电堆输出功率。  

选型需严格遵循ISO/GB标准，并针对性开展氢相容性试验（如NACE TM0177），确保材料在氢气环境下的长期稳定性。随着氢能产业快速发展，定制化、高性能金属丝网将成为技术突破的核心方向。