La placa bipolar, también conocida como placa colectora, es uno de los componentes importantes de la celda de combustible. Posee las siguientes funciones y propiedades: separa el combustible del oxidante, evitando la penetración de gases; recoge y conduce la corriente, y presenta una alta conductividad. El canal de flujo, diseñado y procesado, distribuye uniformemente el gas a la capa de reacción del electrodo para la reacción electroquímica. Existen diversos procesos de laminado para las placas bipolares de grafito.
1. Método de laminado de placas multicapa:
El proceso de funcionamiento de la máquina de laminación continua multicapa es el siguiente: la chapa se extrae de la varilla de bobinado, y el adhesivo en ambos lados se aplica mediante un rodillo de recubrimiento. El rodillo de bobinado y la chapa se combinan para formar una placa de tres capas, y el espacio entre los rodillos se lamina hasta alcanzar un grosor determinado. A continuación, se introduce en un calentador para calentarla y secarla. Mediante un control de grosor, se lamina, ajustando el grosor hasta alcanzar el tamaño especificado, y luego se envía al dispositivo de tostado. Una vez carbonizado el aglutinante, se le da forma final con un rodillo de presión.
Mediante el método de laminación continua, se pueden prensar placas de grafito flexibles de 0,6 a 2 mm de espesor, lo que resulta más ventajoso que las máquinas de laminación de una sola capa. Sin embargo, debido al espesor de la placa, también se producen problemas de separación entre capas, lo que dificulta su uso. Esto se debe a que el exceso de gas permanece en el espacio entre capas durante el prensado, impidiendo una correcta adhesión entre ellas. La solución consiste en resolver el problema de la emisión de gases durante el proceso de prensado.
En el laminado de placas monocapa, aunque la placa de presión sea lisa, no debe ser demasiado gruesa. Si el moldeo es demasiado grueso, resulta difícil garantizar su uniformidad y densidad. Para fabricar placas gruesas, se superponen placas multicapa y se prensan para formar placas compuestas multicapa. Se añade un aglutinante entre cada dos capas y luego se lamina. Tras el conformado, se calienta para carbonizar y endurecer el aglutinante. El método de laminado de placas multicapa se lleva a cabo en una máquina de laminado continuo multicapa.
2. Método de laminación continua de placas de una sola capa:
La estructura del rodillo consta de: (1) tolva para grafito de tornillo sin fin; (2) dispositivo de alimentación por vibración; (3) cinta transportadora; (4) cuatro rodillos de presión; (5) un par de calentadores; (6) rodillo para controlar el espesor de la lámina; rodillos para estampado o estampado; (8) y rodillo; (9) cuchilla de corte; (10) rodillo de producto terminado.
Este método de laminado permite prensar el grafito flexible en láminas sin necesidad de aglutinante, y todo el proceso se lleva a cabo en un equipo especial equipado con rodillos.
Proceso de trabajo: el grafito de alta pureza entra en el dispositivo de alimentación desde la tolva y cae sobre la cinta transportadora. Tras el laminado con rodillos de presión, se forma una capa de material de cierto espesor. El dispositivo de calentamiento genera calor a alta temperatura para eliminar el gas residual de la capa de material y expandir el grafito no expandido por última vez. A continuación, el material inverso formado inicialmente se introduce en el rodillo que controla el tamaño del espesor y se comprime de nuevo según el tamaño especificado para obtener una placa plana de espesor uniforme y cierta densidad. Finalmente, tras el corte con la cuchilla, se enrolla el barril terminado.
El proceso de moldeo por laminación de la placa bipolar de grafito descrito anteriormente espero que les sea útil. Además, los materiales carbonosos incluyen grafito, materiales de carbono moldeados y grafito expandido (flexible). Las placas bipolares convencionales están hechas de grafito denso y mecanizadas para formar canales de flujo de gas. La placa bipolar de grafito presenta propiedades químicas estables y una baja resistencia de contacto con el MEA.
Fecha de publicación: 23 de octubre de 2023