Што такое графітавая біпалярная пласціна?

Графітавая біпалярная пласціназ'яўляецца ключавым кампанентам, які выкарыстоўваецца ў электрахімічным абсталяванні, такім як паліўныя элементы і электралізеры, звычайна вырабляючыся з высокачыстых графітавых матэрыялаў. Ён адыгрывае жыццёва важную ролю ў электрахімічных рэакцыях, галоўным чынам выкарыстоўваецца для правядзення току, размеркавання рэакцыйных газаў (такіх як вадарод і кісларод) і падзелу рэакцыйных зон. Паколькі яго два бакі кантактуюць з анодам і катодам суседніх асобных элементаў, утвараючы «біпалярную» структуру (адзін бок - гэта поле патоку анода, а другі - поле патоку катода), ён называецца біпалярнай пласцінай.

Структура графітавай біпалярнай пласціны

Графітавыя біпалярныя пласціны звычайна складаюцца з наступных частак:
1. Поле патокуПаверхня біпалярнай пласціны мае складаную структуру поля патоку для раўнамернага размеркавання рэакцыйнага газу (напрыклад, вадароду, кіслароду або паветра) і адводу ўтворанай вады.

2. Праводны пластГрафіт сам па сабе мае добрую праводнасць і можа эфектыўна праводзіць ток.

3. Зона герметызацыіКраі біпалярных пласцін звычайна маюць герметычныя структуры для прадухілення ўцечкі газу і пранікнення вадкасці.

4. Ахаладжальныя каналы (дадаткова)У некаторых высокапрадукцыйных умовах унутры біпалярных пласцін могуць быць распрацаваны астуджальныя каналы для рэгулявання рабочай тэмпературы абсталявання.

Функцыі графітавых біпалярных пласцін

1. Праводная функцыя:

Як электрод электрахімічнага абсталявання, біпалярная пласціна адказвае за збор і правядзенне току, каб забяспечыць эфектыўную выпрацоўку электрычнай энергіі.
2. Размеркаванне газу:

Дзякуючы канструкцыі праточнага канала, біпалярная пласціна раўнамерна размяркоўвае рэакцыйны газ па каталізатарным пласціне, спрыяючы электрахімічнай рэакцыі.
3. Падзел рэакцыйных зон:

У паліўным элементе або электралізеры біпалярныя пласціны падзяляюць анодную і катодную вобласці, прадухіляючы змешванне газаў.
4. Цеплааддача і дрэнаж:

Біпалярныя пласціны дапамагаюць рэгуляваць рабочую тэмпературу абсталявання і адводзіць ваду або іншыя пабочныя прадукты, якія ўтвараюцца ў выніку рэакцыі.
5. Механічная падтрымка:

Біпалярныя пласціны забяспечваюць структурную падтрымку мембраннага электрода, гарантуючы стабільнасць і даўгавечнасць абсталявання.

Чаму варта выбраць графіт у якасці матэрыялу для біпалярных пласцін?

Матэрыяльныя ўласцівасці графітавых біпалярных пласцін
●Высокая праводнасць:

Аб'ёмнае супраціўленне графіту складае ўсяго 10-15 мкОм·см (лепш за 100-200 мкОм·смметалічная біпалярная пласціна) .

●Устойлівасць да карозіі:

У кіслым асяроддзі паліўных элементаў (pH 2-3) практычна не адбываецца карозіі, а тэрмін службы можа дасягаць больш за 20 000 гадзін.

●Лёгкі:

Шчыльнасць складае каля 1,8 г/см3 (7-8 г/см3 для металічнай біпалярнай пласціны), што спрыяе зніжэнню вагі ў транспартных сродках.

●Уласцівасці газанепранікальнага бар'ера:

Шчыльная структура графіту можа эфектыўна прадухіліць пранікненне вадароду і мае высокую бяспеку.

●Лёгкая апрацоўка:

Графітавы матэрыял лёгка апрацоўваецца і дазваляе наладжваць складаныя канструкцыі і памеры каналаў патоку ў адпаведнасці з патрэбамі.

Як вырабляюцца біпалярныя пласціны з графіту?

Працэс вытворчасціграфітавая біпалярная пласцінауключае наступнае:
●Падрыхтоўка сыравіны:

Выкарыстоўвайце натуральны графіт высокай чысціні (>99,9%) або штучны графітавы парашок.

Дадайце смалу (напрыклад, фенольную смалу) у якасці злучнага рэчыва для павышэння механічнай трываласці.

●Ліццё пад ціскам:

Змяшаны матэрыял упырскваецца ў форму і прэсуецца пад высокай тэмпературай (200-300℃) і высокім ціскам (>100 МПа).

●Апрацоўка графітызацыяй:

Награванне да 2500-3000℃ у інэртнай атмасферы прыводзіць да выпарэння невугляродных элементаў і ўтварэння шчыльнай графітавай структуры.

●Апрацоўка бегуна:

Выкарыстоўвайце станкі з ЧПУ або лазеры для выразання змеепадобных, паралельных або пераплеценых каналаў (глыбінёй 0,5-1 мм).

●Апрацоўка паверхні:

Прапітка смалой або металічным (напрыклад, золатам, тытанам) пакрыццём зніжае кантактнае супраціўленне і паляпшае зносаўстойлівасць.

Якія сферы прымянення маюць графітавыя біпалярныя пласціны?

1. Паліўны элемент:

- Паліўны элемент з пратонна-абменнай мембранай (PEMFC)

- Цвёрдааксідны паліўны элемент (SOFC)

- Паліўны элемент прамога метанолу (DMFC)

2. Электралізер:

- Атрыманне вадароду шляхам электролізу вады

- Хлор-шчолачная прамысловасць

3. Сістэма назапашвання энергіі:

- Праточная батарэя

4. Хімічная прамысловасць:

- Электрахімічны рэактар

5. Лабараторныя даследаванні:

- Распрацоўка і выпрабаванне прататыпаў паліўных элементаў і электралізераў

Падсумаваць

Графітавыя біпалярныя пласціныз'яўляюцца асноўнымі кампанентамі электрахімічнага абсталявання, такога як паліўныя элементы і электралізеры, і выконваюць мноства функцый, такіх як праводнасць, размеркаванне газу і падзел рэакцыйных зон. З развіццём тэхналогій чыстай энергіі графітавыя біпалярныя пласціны ўсё часцей выкарыстоўваюцца ў новых энергетычных транспартных сродках, сістэмах назапашвання энергіі, вытворчасці хімічнага вадароду і іншых галінах.