গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট কী?

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটএটি জ্বালানি কোষ এবং ইলেক্ট্রোলাইজারের মতো তড়িৎ রাসায়নিক সরঞ্জামে ব্যবহৃত একটি মূল উপাদান, যা সাধারণত উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট উপকরণ দিয়ে তৈরি। এটি তড়িৎ রাসায়নিক বিক্রিয়ায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, যা মূলত কারেন্ট পরিচালনা, বিক্রিয়া গ্যাস (যেমন হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন) বিতরণ এবং বিক্রিয়া ক্ষেত্রগুলিকে পৃথক করতে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু এর দুটি দিক সংলগ্ন একক কোষের অ্যানোড এবং ক্যাথোডের সাথে যোগাযোগ করে, একটি "বাইপোলার" কাঠামো তৈরি করে (এক দিক হল অ্যানোড প্রবাহ ক্ষেত্র এবং অন্য দিক হল ক্যাথোড প্রবাহ ক্ষেত্র), তাই এর নামকরণ করা হয়েছে বাইপোলার প্লেট।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের গঠন

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটগুলি সাধারণত নিম্নলিখিত অংশগুলি নিয়ে গঠিত:
1. প্রবাহ ক্ষেত্র: বাইপোলার প্লেটের পৃষ্ঠটি একটি জটিল প্রবাহ ক্ষেত্র কাঠামো দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে বিক্রিয়া গ্যাস (যেমন হাইড্রোজেন, অক্সিজেন বা বায়ু) সমানভাবে বিতরণ করা যায় এবং উৎপন্ন জল নিঃসরণ করা যায়।

2. পরিবাহী স্তর: গ্রাফাইট উপাদানের নিজেই ভালো পরিবাহিতা আছে এবং দক্ষতার সাথে কারেন্ট পরিচালনা করতে পারে।

3. সিলিং এলাকা: বাইপোলার প্লেটের প্রান্তগুলি সাধারণত সিলিং কাঠামো দিয়ে ডিজাইন করা হয় যাতে গ্যাস লিকেজ এবং তরল অনুপ্রবেশ রোধ করা যায়।

৪. কুলিং চ্যানেল (ঐচ্ছিক): কিছু উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনে, সরঞ্জামের অপারেটিং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য বাইপোলার প্লেটের ভিতরে শীতল চ্যানেলগুলি ডিজাইন করা যেতে পারে।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের কাজ

1. পরিবাহী ফাংশন:

ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সরঞ্জামের ইলেক্ট্রোড হিসেবে, বাইপোলার প্লেটটি বৈদ্যুতিক শক্তির দক্ষ আউটপুট নিশ্চিত করার জন্য কারেন্ট সংগ্রহ এবং পরিচালনার জন্য দায়ী।
2. গ্যাস বিতরণ:

প্রবাহ চ্যানেল নকশার মাধ্যমে, বাইপোলার প্লেটটি অনুঘটক স্তরে বিক্রিয়া গ্যাসকে সমানভাবে বিতরণ করে, যা তড়িৎ রাসায়নিক বিক্রিয়াকে উৎসাহিত করে।
৩. বিক্রিয়া অঞ্চল পৃথক করা:

একটি জ্বালানি কোষ বা ইলেক্ট্রোলাইজারে, বাইপোলার প্লেটগুলি অ্যানোড এবং ক্যাথোড অঞ্চলগুলিকে পৃথক করে, গ্যাসগুলিকে মিশ্রিত হতে বাধা দেয়।
৪. তাপ অপচয় এবং নিষ্কাশন:

বাইপোলার প্লেটগুলি সরঞ্জামের অপারেটিং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে এবং বিক্রিয়ার ফলে উৎপন্ন জল বা অন্যান্য উপজাত পদার্থ নির্গত করতে সাহায্য করে।
৫. যান্ত্রিক সহায়তা:

বাইপোলার প্লেটগুলি মেমব্রেন ইলেক্ট্রোডের জন্য কাঠামোগত সহায়তা প্রদান করে, যা সরঞ্জামের স্থায়িত্ব এবং স্থায়িত্ব নিশ্চিত করে।

বাইপোলার প্লেট উপাদান হিসেবে গ্রাফাইট কেন বেছে নেওয়া উচিত?

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের উপাদানগত বৈশিষ্ট্য
●উচ্চ পরিবাহিতা:

গ্রাফাইটের বাল্ক প্রতিরোধ ক্ষমতা 10-15μΩ.cm (100-200 μΩ·cm এর চেয়ে ভালো) এর মতো কম।ধাতব দ্বিমেরু প্লেট)।

●জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা:

জ্বালানি কোষের অম্লীয় পরিবেশে প্রায় কোনও ক্ষয় হয় না (pH 2-3), এবং পরিষেবা জীবন 20,000 ঘন্টারও বেশি পৌঁছাতে পারে।

●হালকা:

ঘনত্ব প্রায় ১.৮ গ্রাম/সেমি৩ (ধাতব বাইপোলার প্লেটের জন্য ৭-৮ গ্রাম/সেমি৩), যা যানবাহনের ব্যবহারে ওজন কমানোর জন্য উপকারী।

●গ্যাস বাধার বৈশিষ্ট্য:

গ্রাফাইটের ঘন গঠন কার্যকরভাবে হাইড্রোজেনের অনুপ্রবেশ রোধ করতে পারে এবং উচ্চ নিরাপত্তা প্রদান করে।

●সহজ প্রক্রিয়াকরণ:

গ্রাফাইট উপাদান প্রক্রিয়া করা সহজ এবং প্রয়োজন অনুসারে জটিল প্রবাহ চ্যানেল ডিজাইন এবং আকার কাস্টমাইজ করা যেতে পারে।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট কিভাবে তৈরি করা হয়?

উৎপাদন প্রক্রিয়াগ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটনিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত করে:
●কাঁচামাল প্রস্তুতি:

উচ্চ বিশুদ্ধতা (>৯৯.৯%) প্রাকৃতিক গ্রাফাইট বা কৃত্রিম গ্রাফাইট পাউডার ব্যবহার করুন।

যান্ত্রিক শক্তি বৃদ্ধির জন্য বাইন্ডার হিসেবে রজন (যেমন ফেনোলিক রজন) যোগ করুন।

●কম্প্রেশন ছাঁচনির্মাণ:

মিশ্র উপাদানটি একটি ছাঁচে প্রবেশ করানো হয় এবং উচ্চ তাপমাত্রা (200-300℃) এবং উচ্চ চাপ (>100 MPa) এর অধীনে চাপা হয়।

●গ্রাফাইটাইজেশন চিকিৎসা:

জড় বায়ুমণ্ডলে ২৫০০-৩০০০ ℃ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হলে অ-কার্বন উপাদানগুলি উদ্বায়ী হয় এবং একটি ঘন গ্রাফাইট কাঠামো তৈরি করে।

●রানার প্রক্রিয়াকরণ:

সিএনসি মেশিন বা লেজার ব্যবহার করে সর্পিল, সমান্তরাল বা আন্তঃডিজিটেড চ্যানেল (গভীরতা ০.৫-১ মিমি) খোদাই করুন।

●পৃষ্ঠ চিকিৎসা:

রজন বা ধাতু (যেমন সোনা, টাইটানিয়াম) আবরণ দিয়ে গর্ভধারণ করলে যোগাযোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায় এবং পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত হয়।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের প্রয়োগ কী কী?

১. জ্বালানি কোষ:

- প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেল (PEMFC)

- সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFC)

- ডাইরেক্ট মিথানল ফুয়েল সেল (DMFC)

২. ইলেক্ট্রোলাইজার:

- জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে হাইড্রোজেন উৎপাদন

- ক্লোর-ক্ষার শিল্প

৩. শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা:

- ফ্লো ব্যাটারি

৪. রাসায়নিক শিল্প:

- তড়িৎ রাসায়নিক চুল্লি

৫. পরীক্ষাগার গবেষণা:

- জ্বালানি কোষ এবং ইলেক্ট্রোলাইজারের প্রোটোটাইপ উন্নয়ন এবং পরীক্ষা

সারসংক্ষেপ

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটজ্বালানি কোষ এবং ইলেক্ট্রোলাইজারের মতো ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সরঞ্জামের মূল উপাদান, এবং পরিবাহিতা, গ্যাস বিতরণ এবং বিক্রিয়া ক্ষেত্র পৃথকীকরণের মতো একাধিক কাজ করে। পরিষ্কার শক্তি প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটগুলি নতুন শক্তি যানবাহন, শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা, রাসায়নিক হাইড্রোজেন উৎপাদন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে।