Unsa ang usa ka graphite bipolar plate?

Graphite bipolar platemao ang usa ka importante nga component nga gigamit sa electrochemical ekipo sama sa fuel cell ug electrolyzers, kasagaran ginama sa high-purity graphite nga mga materyales. Kini adunay usa ka importante nga papel sa electrochemical reaksyon, nag-una nga gigamit sa pagpahigayon sa kasamtangan, pag-apod-apod sa mga reaksyon gas (sama sa hydrogen ug oxygen), ug bulag nga reaksyon nga mga dapit. Tungod kay ang duha ka kilid niini nagkontak sa anode ug cathode sa kasikbit nga mga single cell, nga nagporma og "bipolar" nga istruktura (ang usa ka kilid mao ang anode flow field ug ang pikas kilid mao ang cathode flow field), kini gitawag nga bipolar plate.

Ang istruktura sa graphite bipolar plate

Ang graphite bipolar plates kasagarang naglangkob sa mosunod nga mga bahin:
1. Flow Field: Ang nawong sa bipolar plate gidisenyo uban sa usa ka komplikado nga flow field structure aron parehas nga iapod-apod ang reaksyon nga gas (sama sa hydrogen, oxygen o hangin) ug ipagawas ang namugna nga tubig.

2. Conductive layer: Ang graphite nga materyal mismo adunay maayo nga conductivity ug makahimo sa kasamtangan nga episyente.

3. Lugar sa pagsilyo: Ang mga ngilit sa bipolar plates kasagarang gidisenyo nga adunay mga sealing structures aron malikayan ang gas leakage ug liquid penetration.

4. Mga agianan sa pagpabugnaw (opsyonal): Sa pipila ka high-performance nga mga aplikasyon, ang mga cooling channel mahimong gidisenyo sulod sa bipolar plates aron makontrol ang operating temperature sa mga ekipo.

Mga gimbuhaton sa graphite bipolar plates

1. Conductive function:

Ingon ang electrode sa mga kagamitan sa electrochemical, ang bipolar plate ang responsable sa pagkolekta ug pagpahigayon sa karon aron masiguro ang episyente nga output sa elektrikal nga enerhiya.
2. Gas distribution:

Pinaagi sa disenyo sa agianan sa agianan, ang bipolar plate parehas nga nag-apod-apod sa reaksyon nga gas sa catalyst layer, nga nagpasiugda sa electrochemical reaction.
3. Pagbulag sa mga sona sa reaksyon:

Sa usa ka fuel cell o electrolyzer, ang mga bipolar plate nagbulag sa anode ug cathode nga mga lugar, nga nagpugong sa mga gas sa pagsagol.
4. Pagwagtang sa kainit ug drainage:

Ang bipolar plates makatabang sa pag-regulate sa operating temperature sa mga ekipo ug pag-discharge sa tubig o uban pang mga produkto nga namugna sa reaksyon.
5. Suporta sa mekanikal:

Ang mga bipolar plate naghatag suporta sa istruktura alang sa electrode sa lamad, nga nagsiguro sa kalig-on ug kalig-on sa mga kagamitan.

Ngano nga gipili ang graphite ingon bipolar plate nga materyal?

Materyal nga mga kabtangan sa graphite bipolar plates
●Taas nga conductivity:

Ang kinabag-an resistivity sa graphite mao ang ubos sa 10-15μΩ.cm (mas maayo pa kay sa 100-200 μΩ·cm sametal nga bipolar plate.

●Pagbatok sa kaagnasan:

Halos walay corrosion sa acidic nga palibot sa fuel cells (pH 2-3), ug ang serbisyo sa kinabuhi mahimong moabot sa labaw pa kay sa 20,000 ka oras .

●Gaan ang timbang:

Densidad mao ang mahitungod sa 1.8 g/cm3 (7-8 g/cm3 alang sa metal bipolar plate), nga mao ang mapuslanon alang sa pagkunhod sa gibug-aton sa mga aplikasyon sa sakyanan.

●Gas barrier kabtangan:

Ang dasok nga istruktura sa graphite epektibo nga makapugong sa hydrogen penetration ug adunay taas nga kaluwasan.

●Sayon nga pagproseso:

Ang materyal nga graphite dali nga maproseso ug mahimo’g ipasibo ang komplikado nga mga disenyo sa agianan sa agianan ug gidak-on sumala sa mga panginahanglanon.

Giunsa paghimo ang mga graphite bipolar plate?

Ang proseso sa produksiyon sagraphite bipolar platenaglakip sa mosunod:
●Pag-andam sa hilaw nga materyal:

Paggamit taas nga kaputli (> 99.9%) natural nga graphite o artipisyal nga graphite powder.

Idugang ang resin (sama sa phenolic resin) isip binder aron mapalambo ang mekanikal nga kusog.

●Paghulma sa Compression:

Ang sinagol nga materyal giindyeksyon sa usa ka agup-op ug gipugos ubos sa taas nga temperatura (200-300 ℃) ug taas nga presyur (> 100 MPa).

●Pagtambal sa graphitization:

Ang pagpainit sa 2500-3000 ℃ sa usa ka inert nga atmospera hinungdan sa mga elemento nga dili carbon nga mag-volatilize ug maporma ang usa ka dasok nga istruktura sa graphite.

●Pagproseso sa runner:

Gamita ang mga makina sa CNC o mga laser sa pagkulit sa serpentine, parallel o interdigitated channels (depth 0.5-1 mm).

●Pagtambal sa nawong:

Ang impregnation nga adunay resin o metal (sama sa bulawan, titanium) nga sapaw makapakunhod sa pagsukol sa kontak ug makapauswag sa pagsukol sa pagsul-ob.

Unsa ang mga aplikasyon sa graphite bipolar plates?

1. Fuel Cell:

- Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)

- Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

- Direktang Methanol Fuel Cell (DMFC)

2. Electrolyzer:

- Pagprodyus sa hydrogen pinaagi sa electrolysis sa tubig

- Industriya sa chlor-alkali

3. Sistema sa pagtipig sa enerhiya:

- Daloy nga baterya

4. Industriya sa Kemikal:

- Electrochemical Reactor

5. Pagpanukiduki sa laboratoryo:

- Pagpalambo sa prototype ug pagsulay sa mga selyula sa gasolina ug mga electrolyzer

I-summarize

Graphite bipolar nga mga palidmga kinauyokan nga sangkap sa mga kagamitan sa electrochemical sama sa mga fuel cell ug electrolyzer, ug adunay daghang mga gimbuhaton sama sa conductivity, pag-apod-apod sa gas, ug pagbulag sa mga lugar nga reaksyon. Sa pag-uswag sa teknolohiya sa limpyo nga enerhiya, ang mga graphite bipolar plates labi nga gigamit sa mga bag-ong mga salakyanan sa enerhiya, mga sistema sa pagtipig sa enerhiya, paghimo sa kemikal nga hydrogen ug uban pang mga natad.