Piastra bipolare di grafitehè un cumpunente chjave utilizatu in l'apparecchiature elettrochimiche cum'è e pile à combustibile è l'elettrolizzatori, generalmente fatti di materiali di grafite di alta purezza. Ghjoca un rolu vitale in e reazioni elettrochimiche, principalmente utilizatu per cunduce a corrente, distribuisce i gas di reazione (cum'è l'idrogenu è l'ossigenu) è separà e zone di reazione. Siccomu i so dui lati sò in cuntattu cù l'anodu è u catodu di e singole cellule adiacenti, furmendu una struttura "bipolare" (un latu hè u campu di flussu di l'anodu è l'altru latu hè u campu di flussu di u catodu), hè chjamatu piastra bipolare.
A struttura di a piastra bipolare di grafite
E piastre bipolari di grafite sò generalmente custituite da e seguenti parti:
1. Campu di flussuA superficia di a piastra bipolare hè cuncipita cù una struttura di campu di flussu cumplessa per distribuisce uniformemente u gasu di reazione (cum'è l'idrogenu, l'ossigenu o l'aria) è scaricà l'acqua generata.
2. Stratu conduttivuU materiale di grafite stessu hà una bona conducibilità è pò cunduce a corrente in modu efficiente.
3. Zona di sigillaturaI bordi di e piastre bipolari sò generalmente cuncepiti cù strutture di sigillatura per impedisce e fughe di gas è a penetrazione di liquidu.
4. Canali di raffreddamentu (opzionale)In certe applicazioni d'altu rendimentu, i canali di raffreddamentu ponu esse cuncipiti in l'internu di e piastre bipolari per regulà a temperatura di funziunamentu di l'attrezzatura.
Funzioni di e piastre bipolari di grafite
1. Funzione conduttiva:
Cum'è l'elettrodu di l'apparecchi elettrochimichi, a piastra bipolare hè rispunsevule di a raccolta è di a conduzione di a corrente per assicurà una pruduzzione efficiente di l'energia elettrica.
2. Distribuzione di gas:
Attraversu u cuncepimentu di u canale di flussu, a piastra bipolare distribuisce uniformemente u gasu di reazione à u stratu di catalizatore, prumove a reazione elettrochimica.
3. Separazione di e zone di reazione:
In una pila di combustibile o elettrolizzatore, e piastre bipolari separanu e zone di l'anodu è di u catodu, impedendu à i gasi di mischjà si.
4. Dissipazione di u calore è drenaggiu:
E piastre bipolari aiutanu à regulà a temperatura di funziunamentu di l'attrezzatura è à scaricà l'acqua o altri sottoprodotti generati da a reazione.
5. Supportu meccanicu:
E piastre bipolari furniscenu un supportu strutturale per l'elettrodu di membrana, assicurendu a stabilità è a durabilità di l'attrezzatura.
Perchè sceglie a grafite cum'è materiale di piastra bipolare?
Proprietà di i materiali di e piastre bipolari di grafite
●Alta conducibilità:
A resistività di massa di a grafite hè bassa cum'è 10-15 μΩ.cm (megliu chè 100-200 μΩ·cm dipiastra bipolare di metallu).
●Resistenza à a currusione:
Quasi nisuna corrosione in l'ambiente acidicu di e pile à combustible (pH 2-3), è a vita di serviziu pò ghjunghje à più di 20.000 ore.
●Leggeru:
A densità hè di circa 1,8 g/cm3 (7-8 g/cm3 per a piastra bipolare metallica), ciò chì hè beneficu per riduce u pesu in l'applicazioni di i veiculi.
●Pruprietà di barriera di gas:
A struttura densa di a grafite pò impedisce efficacemente a penetrazione di l'idrogenu è hà una alta sicurezza.
●Trasfurmazione faciule:
U materiale di grafite hè faciule da trattà è pò persunalizà disinni è dimensioni di canali di flussu cumplessi secondu i bisogni.
Cumu sò fabbricate e piastre bipolari di grafite?
U prucessu di pruduzzione dipiastra bipolare di grafiteinclude i seguenti:
●Preparazione di a materia prima:
Aduprate grafite naturale di alta purezza (> 99,9%) o polvere di grafite artificiale.
Aghjunghje resina (cum'è a resina fenolica) cum'è ligante per migliurà a resistenza meccanica.
●Stampaggio à cumpressione:
U materiale mischiatu hè iniettatu in un stampu è pressatu à alta temperatura (200-300 ℃) è alta pressione (> 100 MPa).
●Trattamentu di grafitizazione:
U riscaldamentu à 2500-3000 ℃ in una atmosfera inerte face chì l'elementi senza carbone si volatilizeghjanu è formanu una struttura densa di grafite.
●Trasfurmazione di u corridore:
Aduprate macchine CNC o laser per sculpisce canali serpentini, paralleli o interdigitati (prufundità 0,5-1 mm).
●Trattamentu di superficia:
L'impregnazione cù resina o rivestimentu metallicu (cum'è oru, titaniu) riduce a resistenza di cuntattu è migliora a resistenza à l'usura.
Chì sò l'applicazioni di e piastre bipolari di grafite?
1. Pila à carburante:
- Pila à combustibile à membrana di scambiu di protoni (PEMFC)
- Pila à Combustibile à Ossidu Solidu (SOFC)
- Pila à carburante à metanolu direttu (DMFC)
2. Elettrolizzatore:
- Pruduzzione d'idrogenu per elettrolisi di l'acqua
- Industria di u cloru-alcali
3. Sistema di almacenamiento di energia:
- Batteria di flussu
4. Industria chimica:
- Reattore elettrochimicu
5. Ricerca di laburatoriu:
- Sviluppu è prova di prototipi di pile à combustibile è elettrolizzatori
Riassume
Piastre bipolari di grafitesò cumpunenti fundamentali di l'apparecchiature elettrochimiche cum'è e pile à combustibile è l'elettrolizzatori, è anu parechje funzioni cum'è a cunduttività, a distribuzione di u gasu è a separazione di e zone di reazione. Cù u sviluppu di a tecnulugia di l'energia pulita, e piastre bipolari di grafite sò sempre più aduprate in i veiculi à nova energia, i sistemi di almacenamiento di energia, a pruduzzione chimica di idrogenu è altri campi.
Data di publicazione: 31 di marzu di u 2025