Grafiet bipolêre plaatis 'n sleutelkomponent wat in elektrochemiese toerusting soos brandstofselle en elektroliseerders gebruik word, gewoonlik gemaak van hoë-suiwer grafietmateriale. Dit speel 'n belangrike rol in elektrochemiese reaksies, hoofsaaklik gebruik om stroom te gelei, reaksiegasse (soos waterstof en suurstof) te versprei, en reaksieareas te skei. Omdat die twee kante daarvan in kontak kom met die anode en katode van aangrensende enkelselle, wat 'n "bipolêre" struktuur vorm (een kant is die anodevloeiveld en die ander kant is die katodevloeiveld), word dit die bipolêre plaat genoem.
Die struktuur van die grafiet bipolêre plaat
Grafiet bipolêre plate bestaan gewoonlik uit die volgende dele:
1. VloeiveldDie oppervlak van die bipolêre plaat is ontwerp met 'n komplekse vloeiveldstruktuur om die reaksiegas (soos waterstof, suurstof of lug) eweredig te versprei en die gegenereerde water af te voer.
2. Geleidende laagGrafietmateriaal self het goeie geleidingsvermoë en kan stroom doeltreffend gelei.
3. VerseëlingsareaDie rande van bipolêre plate word gewoonlik ontwerp met verseëlingsstrukture om gaslekkasie en vloeistofpenetrasie te voorkom.
4. Verkoelingskanale (opsioneel)In sommige hoëprestasie-toepassings kan verkoelingskanale binne die bipolêre plate ontwerp word om die bedryfstemperatuur van die toerusting te reguleer.
Funksies van grafiet bipolêre plate
1. Geleidende funksie:
As die elektrode van elektrochemiese toerusting, is die bipolêre plaat verantwoordelik vir die versameling en geleiding van stroom om doeltreffende uitset van elektriese energie te verseker.
2. Gasverspreiding:
Deur die vloeikanaalontwerp versprei die bipolêre plaat die reaksiegas eweredig na die katalisatorlaag, wat die elektrochemiese reaksie bevorder.
3. Skeiding van reaksiesones:
In 'n brandstofsel of elektroliseerder skei bipolêre plate die anode- en katode-areas, wat verhoed dat gasse meng.
4. Hitteverspreiding en dreinering:
Bipolêre plate help om die bedryfstemperatuur van die toerusting te reguleer en water of ander neweprodukte wat deur die reaksie gegenereer word, af te voer.
5. Meganiese ondersteuning:
Bipolêre plate bied strukturele ondersteuning vir die membraanelektrode, wat die stabiliteit en duursaamheid van die toerusting verseker.
Waarom grafiet as bipolêre plaatmateriaal kies?
Materiaaleienskappe van grafiet bipolêre plate
●Hoë geleidingsvermoë:
Die massaweerstand van grafiet is so laag as 10-15μΩ.cm (beter as 100-200 μΩ·cm vanmetaal bipolêre plaat) .
●Korrosiebestandheid:
Byna geen korrosie in die suur omgewing van brandstofselle (pH 2-3) nie, en die lewensduur kan meer as 20 000 uur bereik.
●Liggewig:
Die digtheid is ongeveer 1.8 g/cm3 (7-8 g/cm3 vir 'n metaalbipolêre plaat), wat voordelig is vir die vermindering van gewig in voertuigtoepassings.
●Gasversperringseienskap:
Die digte struktuur van grafiet kan waterstofpenetrasie effektief voorkom en het hoë veiligheid.
●Maklike verwerking:
Grafietmateriaal is maklik om te verwerk en kan komplekse vloeikanaalontwerpe en -groottes volgens behoeftes aanpas.
Hoe word bipolêre grafietplate vervaardig?
Die produksieproses vangrafiet bipolêre plaatsluit die volgende in:
●Grondstofvoorbereiding:
Gebruik hoë suiwerheid (>99.9%) natuurlike grafiet of kunsmatige grafietpoeier.
Voeg hars (soos fenolhars) as 'n bindmiddel by om meganiese sterkte te verbeter.
●Kompressievorming:
Die gemengde materiaal word in 'n vorm ingespuit en onder hoë temperatuur (200-300 ℃) en hoë druk (>100 MPa) gepers.
●Grafitisasiebehandeling:
Verhitting tot 2500-3000 ℃ in 'n inerte atmosfeer veroorsaak dat nie-koolstofelemente vervlugtig en 'n digte grafietstruktuur vorm.
●Hardloperverwerking:
Gebruik CNC-masjiene of lasers om kronkelende, parallelle of ineengevlegte kanale (diepte 0.5-1 mm) uit te kerf.
●Oppervlakbehandeling:
Impregnering met hars- of metaalbedekking (soos goud, titanium) verminder kontakweerstand en verbeter slytasieweerstand.
Wat is die toepassings van grafiet bipolêre plate?
1. Brandstofsel:
- Protonuitruilingsmembraanbrandselsel (PEMFC)
- Vasteoksiedbrandstofsel (SOFC)
- Direkte Metanol Brandstofsel (DMFC)
2. Elektroliseerder:
- Waterstofproduksie deur waterelektrolise
- Chloor-alkali-industrie
3. Energiebergingstelsel:
- Vloeibattery
4. Chemiese Nywerheid:
- Elektrochemiese Reaktor
5. Laboratoriumnavorsing:
- Prototipe-ontwikkeling en toetsing van brandstofselle en elektroliseerders
Som op
Grafiet bipolêre plateis kernkomponente van elektrochemiese toerusting soos brandstofselle en elektroliseerders, en het verskeie funksies soos geleidingsvermoë, gasverspreiding en skeiding van reaksiegebiede. Met die ontwikkeling van skoon energietegnologie word grafietbipolêre plate toenemend gebruik in nuwe energievoertuie, energiebergingstelsels, chemiese waterstofproduksie en ander velde.
Plasingstyd: 31 Maart 2025