Modern enerji depolama sistemleri, daha hafif, daha iletken ve daha geniş yüzey alanına sahip materyallere ihtiyaç duyar. İşte bu noktada, metalin gücünü süngerin gözenekli yapısıyla birleştiren Nikel Köpük (Nickel Foam) devreye girer.
Sadece bataryalarda değil, filtreleme sistemlerinden katalizör taşıyıcılara kadar geniş bir yelpazede kullanılan bu malzeme, %95'in üzerindeki gözenekliliği ile mühendislik harikasıdır. Peki, bir nikel köpük sipariş ederken PPI değeri ne anlama gelir? Kalınlık ve yoğunluk performansı nasıl etkiler? Bu rehberde teknik detayları inceliyoruz.
Nikel Köpük, saf nikel metalinden üretilmiş, birbirine bağlı açık hücreli gözeneklere sahip, sünger benzeri 3 boyutlu bir yapıdır. Görünüşü bulaşık süngerine benzer ancak tamamen metaldir. Bu yapı, sıvıların ve gazların içinden kolayca geçmesine izin verirken, geniş yüzey alanı sayesinde kimyasal reaksiyonlar için mükemmel bir zemin hazırlar.
Nikel köpük satın alırken veya projelendirirken dikkat etmeniz gereken 4 ana parametre vardır:
Bu değer, köpüğün gözeneklerinin ne kadar sık veya seyrek olduğunu belirtir.
Düşük PPI (Örn: 50-80 PPI): Gözenekler daha geniştir (gözle net görülür). Sıvı/gaz geçirgenliği yüksektir. Genellikle filtreleme için tercih edilir.
Yüksek PPI (Örn: 110 PPI): Gözenekler çok sık ve küçüktür. Yüzey alanı maksimumdur. Batarya elektrotları ve hidrojen üretimi için idealdir.
Standart: Endüstride en çok 110 PPI kullanılır.
Malzemenin ne kadarının hava boşluğu, ne kadarının nikel metali olduğunu gösterir.
Nikel köpükler genellikle %95 ile %98 arasında gözenekliliğe sahiptir. Yani malzemenin hacminin neredeyse tamamı boşluktur. Bu özellik, batarya üretiminde aktif malzemenin (pasta/slurry) köpüğün içine iyice dolmasını sağlar.
Kullanım alanına göre 0.5 mm'den 10 mm'ye kadar üretilebilir.
Bataryalar için: Genellikle 1.0 mm ile 2.0 mm arası tercih edilir. İnceltilmiş (preslenmiş) versiyonları da mevcuttur.
Filtreler için: Daha kalın bloklar (5 mm - 10 mm) kullanılır.
Metrekare başına düşen nikel ağırlığıdır. Genellikle 250 g/m2 ile 450 g/m2 arasında değişir. Yoğunluk arttıkça mekanik dayanıklılık artar ancak gözeneklilik bir miktar azalabilir.
Muazzam Yüzey Alanı: Düz bir nikel folyoya göre yüzlerce kat daha fazla temas yüzeyi sunar. Bu, bataryalarda daha yüksek kapasite ve daha hızlı şarj demektir.
3 Boyutlu İletkenlik: Elektronlar sadece yüzeyden değil, malzemenin içindeki 3 boyutlu ağ yapısından da akar.
Hafiflik: Hacminin %95'i boşluk olduğu için sistemin toplam ağırlığını artırmaz.
Korozyon Direnci: Saf nikelden (%99.9) üretildiği için alkali ortamlara (örneğin potasyum hidroksit elektrolitine) karşı çok dayanıklıdır.
Nikel köpüğün en büyük pazarıdır.
NiMH (Nikel-Metal Hidrit) Piller: Standart pozitif elektrot malzemesidir.
Süperkapasitörler: Yüksek yüzey alanı sayesinde enerji depolama kapasitesini artırır.
Lityum İyon Piller: Özel anot uygulamalarında kullanılır.
Yeşil hidrojen üretiminde, suyun ayrıştırılması için kullanılan elektrotlarda nikel köpük tercih edilir. Geniş yüzey alanı, gaz çıkışını kolaylaştırır ve verimi artırır.
Yağ buharı tutucular, dizel partikül filtreleri ve su arıtma sistemlerinde 3 boyutlu yapısı sayesinde partikülleri yakalar.
Kimyasal reaksiyonlarda kullanılan değerli metaller (platin, paladyum vb.), nikel köpüğün yüzeyine kaplanarak kullanılır. Isı iletkenliği sayesinde reaksiyon ısısını iyi yönetir.
Nikel köpük yumuşak ve esnek bir malzemedir.
Kesim: Makas, giyotin veya lazer kesim ile kolayca şekillendirilebilir. Lazer kesimde kenarların erimemesine dikkat edilmelidir.
Kaplama: Batarya üretiminde üzerine aktif malzeme (macun) sürüldükten sonra, silindir preslerden geçirilerek sıkıştırılabilir. Yapısı bozulmadan esneyecektir.
Nikel Köpük, basit bir "metal sünger"den çok daha fazlasıdır; enerji depolama ve dönüşüm sistemlerinin performansını belirleyen kritik bir bileşendir. Projeniz için seçim yaparken PPI değerini uygulamanızın geçirgenlik ihtiyacına göre belirlemeli ve mutlaka %99.9 saflıkta (saf nikel) ürün tercih etmelisiniz.
