Grafitna bipolarna pločaje ključna komponenta koja se koristi u elektrohemijskoj opremi kao što su gorivne ćelije i elektrolizeri, obično napravljena od grafitnih materijala visoke čistoće. Igra vitalnu ulogu u elektrohemijskim reakcijama, uglavnom se koristi za provođenje struje, distribuciju reakcijskih plinova (kao što su vodik i kisik) i odvajanje reakcijskih područja. Budući da njene dvije strane dodiruju anodu i katodu susjednih pojedinačnih ćelija, formirajući "bipolarnu" strukturu (jedna strana je polje protoka anode, a druga strana je polje protoka katode), naziva se bipolarna ploča.
Struktura bipolarne ploče od grafita
Grafitne bipolarne ploče obično se sastoje od sljedećih dijelova:
1. Polje protokaPovršina bipolarne ploče je dizajnirana sa složenom strukturom polja protoka kako bi se ravnomjerno rasporedio reakcijski plin (kao što su vodik, kisik ili zrak) i ispustila stvorena voda.
2. Provodni slojGrafit sam po sebi ima dobru provodljivost i može efikasno provoditi struju.
3. Područje zaptivanjaRubovi bipolarnih ploča obično su dizajnirani sa zaptivnim strukturama kako bi se spriječilo curenje plina i prodiranje tekućine.
4. Kanali za hlađenje (opciono)U nekim visokoperformansnim primjenama, rashladni kanali mogu biti dizajnirani unutar bipolarnih ploča kako bi se regulirala radna temperatura opreme.
Funkcije grafitnih bipolarnih ploča
1. Provodna funkcija:
Kao elektroda elektrohemijske opreme, bipolarna ploča je odgovorna za sakupljanje i provođenje struje kako bi se osigurala efikasna izlazna električna energija.
2. Distribucija plina:
Zahvaljujući dizajnu kanala za protok, bipolarna ploča ravnomjerno raspoređuje reakcijski plin do sloja katalizatora, potičući elektrohemijsku reakciju.
3. Razdvajanje reakcijskih zona:
U gorivnoj ćeliji ili elektrolizeru, bipolarne ploče odvajaju anodno i katodno područje, sprječavajući miješanje plinova.
4. Odvođenje toplote i drenaža:
Bipolarne ploče pomažu u regulaciji radne temperature opreme i ispuštaju vodu ili druge nusproizvode nastale reakcijom.
5. Mehanička podrška:
Bipolarne ploče pružaju strukturnu podršku membranskoj elektrodi, osiguravajući stabilnost i trajnost opreme.
Zašto odabrati grafit kao materijal za bipolarne ploče?
Materijalna svojstva grafitnih bipolarnih ploča
●Visoka provodljivost:
Otpornost grafita u rasutom stanju je samo 10-15 μΩ·cm (bolja od 100-200 μΩ·cmmetalna bipolarna ploča) .
●Otpornost na koroziju:
U kiseloj sredini gorivnih ćelija (pH 2-3) gotovo da nema korozije, a vijek trajanja može doseći i više od 20.000 sati.
●Lagana:
Gustoća je oko 1,8 g/cm3 (7-8 g/cm3 za metalnu bipolarnu ploču), što je korisno za smanjenje težine u vozilima.
●Svojstvo plinske barijere:
Gusta struktura grafita može efikasno spriječiti prodiranje vodika i pruža visoku sigurnost.
●Jednostavna obrada:
Grafitni materijal se lako obrađuje i omogućava prilagođavanje složenih dizajna i veličina kanala protoka prema potrebama.
Kako se proizvode bipolarne ploče od grafita?
Proces proizvodnjegrafitna bipolarna pločauključuje sljedeće:
●Priprema sirovina:
Koristite prirodni grafit visoke čistoće (>99,9%) ili umjetni grafitni prah.
Dodajte smolu (kao što je fenolna smola) kao vezivo za poboljšanje mehaničke čvrstoće.
●Kompresijsko oblikovanje:
Miješani materijal se ubrizgava u kalup i presuje pod visokom temperaturom (200-300℃) i visokim pritiskom (>100 MPa).
●Tretman grafitizacije:
Zagrijavanje na 2500-3000℃ u inertnoj atmosferi uzrokuje isparavanje neugljičnih elemenata i formiranje guste grafitne strukture.
●Obrada trkača:
Koristite CNC mašine ili lasere za izrezivanje serpentinskih, paralelnih ili isprepletenih kanala (dubina 0,5-1 mm).
●Površinska obrada:
Impregnacija smolom ili metalnim (kao što su zlato, titan) premazom smanjuje kontaktni otpor i poboljšava otpornost na habanje.
Koje su primjene grafitnih bipolarnih ploča?
1. Gorivna ćelija:
- Gorivna ćelija s membranom za izmjenu protona (PEMFC)
- Gorivna ćelija na čvrsti oksid (SOFC)
- Direktna metanolna gorivnu ćeliju (DMFC)
2. Elektrolizer:
- Proizvodnja vodika elektrolizom vode
- Hlor-alkalna industrija
3. Sistem za skladištenje energije:
- Protočna baterija
4. Hemijska industrija:
- Elektrohemijski reaktor
5. Laboratorijska istraživanja:
- Razvoj prototipa i testiranje gorivnih ćelija i elektrolizera
Sažeti
Grafitne bipolarne pločesu ključne komponente elektrohemijske opreme kao što su gorivne ćelije i elektrolizeri, i imaju višestruke funkcije kao što su provodljivost, distribucija gasa i odvajanje reakcionih područja. Razvojem tehnologije čiste energije, grafitne bipolarne ploče se sve više koriste u vozilima s novom energijom, sistemima za skladištenje energije, hemijskoj proizvodnji vodonika i drugim oblastima.
Vrijeme objave: 31. mart 2025.