গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট বলতে কী বোঝায়?

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটএটি ফুয়েল সেল এবং ইলেক্ট্রোলাইজারের মতো ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল যন্ত্রপাতিতে ব্যবহৃত একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, যা সাধারণত উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্রাফাইট উপাদান দিয়ে তৈরি। এটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে এবং প্রধানত বিদ্যুৎ পরিবহন, বিক্রিয়া গ্যাস (যেমন হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন) বিতরণ এবং বিক্রিয়ার ক্ষেত্র পৃথক করতে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু এর দুটি দিক সংলগ্ন একক কোষের অ্যানোড এবং ক্যাথোডের সাথে সংযুক্ত হয়ে একটি "বাইপোলার" কাঠামো তৈরি করে (একদিকে অ্যানোড প্রবাহ ক্ষেত্র এবং অন্যদিকে ক্যাথোড প্রবাহ ক্ষেত্র), তাই একে বাইপোলার প্লেট বলা হয়।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের গঠন

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটগুলো সাধারণত নিম্নলিখিত অংশগুলো নিয়ে গঠিত:
১. প্রবাহ ক্ষেত্রবাইপোলার প্লেটের পৃষ্ঠতলটি একটি জটিল প্রবাহ ক্ষেত্র কাঠামো দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে, যাতে বিক্রিয়াকারী গ্যাস (যেমন হাইড্রোজেন, অক্সিজেন বা বায়ু) সুষমভাবে বিতরণ করা যায় এবং উৎপন্ন পানি নির্গত হয়।

২. পরিবাহী স্তরগ্রাফাইট উপাদানের নিজস্ব পরিবাহিতা ভালো এবং এটি দক্ষতার সাথে বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে।

৩. সিল করার এলাকাগ্যাস লিকেজ এবং তরল প্রবেশ রোধ করার জন্য বাইপোলার প্লেটের প্রান্তগুলো সাধারণত সিলিং কাঠামো দিয়ে ডিজাইন করা হয়।

৪. শীতলীকরণ চ্যানেল (ঐচ্ছিক)কিছু উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনে, যন্ত্রপাতির কার্যকরী তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য বাইপোলার প্লেটগুলির ভিতরে কুলিং চ্যানেল ডিজাইন করা হতে পারে।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের কার্যাবলী

১. পরিবাহী কার্যকারিতা:

তড়িৎ-রাসায়নিক যন্ত্রের ইলেকট্রোড হিসেবে বাইপোলার প্লেটের দায়িত্ব হলো তড়িৎশক্তির কার্যকর উৎপাদন নিশ্চিত করার জন্য বিদ্যুৎ সংগ্রহ ও পরিবহন করা।
২. গ্যাস বিতরণ:

প্রবাহ নালীর নকশার মাধ্যমে, বাইপোলার প্লেটটি বিক্রিয়া গ্যাসকে অনুঘটক স্তরে সুষমভাবে বিতরণ করে, যা তড়িৎ-রাসায়নিক বিক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে।
৩. বিক্রিয়া অঞ্চলসমূহ পৃথকীকরণ:

ফুয়েল সেল বা ইলেক্ট্রোলাইজারে বাইপোলার প্লেট অ্যানোড এবং ক্যাথোড অঞ্চলকে পৃথক করে গ্যাসের মিশ্রণ রোধ করে।
৪. তাপ অপসারণ ও নিষ্কাশন:

বাইপোলার প্লেট যন্ত্রের কার্যকারী তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে এবং বিক্রিয়ার ফলে উৎপন্ন পানি বা অন্যান্য উপজাত নিষ্কাশন করতে সাহায্য করে।
৫. যান্ত্রিক সহায়তা:

বাইপোলার প্লেটগুলো মেমব্রেন ইলেকট্রোডকে কাঠামোগত সহায়তা প্রদান করে, যা যন্ত্রটির স্থিতিশীলতা ও দীর্ঘস্থায়িত্ব নিশ্চিত করে।

বাইপোলার প্লেটের উপাদান হিসেবে গ্রাফাইট কেন বেছে নেওয়া হয়?

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের উপাদানগত বৈশিষ্ট্য
●উচ্চ পরিবাহিতা:

গ্রাফাইটের সামগ্রিক রোধাঙ্ক 10-15 μΩ·cm-এর মতো কম (যা 100-200 μΩ·cm-এর চেয়ে ভালো)।ধাতব বাইপোলার প্লেট) .

●ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা:

ফুয়েল সেলের অম্লীয় পরিবেশে (pH ২-৩) এতে প্রায় কোনো ক্ষয় হয় না এবং এর কার্যকাল ২০,০০০ ঘণ্টারও বেশি হতে পারে।

●হালকা ওজন:

এর ঘনত্ব প্রায় ১.৮ গ্রাম/সেমি³ (ধাতব বাইপোলার প্লেটের জন্য ৭-৮ গ্রাম/সেমি³), যা যানবাহনের ক্ষেত্রে ওজন কমাতে সহায়ক।

●গ্যাস প্রতিবন্ধক বৈশিষ্ট্য:

গ্রাফাইটের ঘন কাঠামো কার্যকরভাবে হাইড্রোজেনের অনুপ্রবেশ প্রতিরোধ করতে পারে এবং এটি অত্যন্ত নিরাপদ।

●সহজ প্রক্রিয়াকরণ:

গ্রাফাইট উপাদান সহজে প্রক্রিয়াজাত করা যায় এবং প্রয়োজন অনুযায়ী জটিল প্রবাহ পথের নকশা ও আকার তৈরি করা সম্ভব।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট কীভাবে তৈরি করা হয়?

উৎপাদন প্রক্রিয়াগ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটনিম্নলিখিত বিষয়গুলো অন্তর্ভুক্ত:
●কাঁচামাল প্রস্তুতি:

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

যান্ত্রিক শক্তি বাড়ানোর জন্য বাইন্ডার হিসেবে রেজিন (যেমন ফেনোলিক রেজিন) যোগ করুন।

●কম্প্রেশন মোল্ডিং:

মিশ্রিত উপাদানটি একটি ছাঁচে প্রবেশ করানো হয় এবং উচ্চ তাপমাত্রা (২০০-৩০০℃) ও উচ্চ চাপে (>১০০ MPa) চাপ প্রয়োগ করা হয়।

●গ্রাফিটাইজেশন চিকিৎসা:

নিষ্ক্রিয় পরিবেশে ২৫০০-৩০০০℃ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে অ-কার্বন মৌলগুলো বাষ্পীভূত হয়ে একটি ঘন গ্রাফাইট কাঠামো গঠন করে।

●রানার প্রক্রিয়াকরণ:

সিএনসি মেশিন বা লেজার ব্যবহার করে সর্পিল, সমান্তরাল বা পরস্পর সংযুক্ত চ্যানেল (গভীরতা ০.৫-১ মিমি) তৈরি করুন।

●পৃষ্ঠতল প্রক্রিয়াকরণ:

রেজিন বা ধাতু (যেমন সোনা, টাইটানিয়াম) দিয়ে প্রলেপ দিলে সংস্পর্শ রোধ কমে এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ে।

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের প্রয়োগগুলো কী কী?

১. জ্বালানি কোষ:

- প্রোটন বিনিময় ঝিল্লি জ্বালানি কোষ (পিইএমএফসি)

- সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFC)

- ডাইরেক্ট মিথানল ফুয়েল সেল (DMFC)

২. ইলেকট্রোলাইজার:

জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে হাইড্রোজেন উৎপাদন

ক্লোর-অ্যালকালি শিল্প

৩. শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা:

ফ্লো ব্যাটারি

৪. রাসায়নিক শিল্প:

- তড়িৎ রাসায়নিক রিঅ্যাক্টর

৫. পরীক্ষাগার গবেষণা:

ফুয়েল সেল এবং ইলেক্ট্রোলাইজারের প্রোটোটাইপ উন্নয়ন এবং পরীক্ষা

সারসংক্ষেপ করুন

গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটগ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট ফুয়েল সেল এবং ইলেক্ট্রোলাইজারের মতো ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সরঞ্জামের মূল উপাদান এবং এর পরিবাহিতা, গ্যাস বিতরণ এবং বিক্রিয়া অঞ্চলের পৃথকীকরণের মতো একাধিক কাজ রয়েছে। ক্লিন এনার্জি প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে নতুন শক্তির যানবাহন, শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা, রাসায়নিক হাইড্রোজেন উৎপাদন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেটের ব্যবহার ক্রমশ বাড়ছে।