Grafitozko plaka bipolarraerregai-piletan eta elektrolizatzaileetan bezalako ekipamendu elektrokimikoetan erabiltzen den osagai gakoa da, normalean grafito-material puruekin egina. Erreakzio elektrokimikoetan funtsezko zeregina du, batez ere korrontea eroateko, erreakzio-gasak (hidrogenoa eta oxigenoa, adibidez) banatzeko eta erreakzio-eremuak bereizteko erabiltzen da. Bere bi aldeak ondoko zelula bakarreko anodoarekin eta katodoarekin kontaktuan daudenez, egitura "bipolar" bat osatuz (alde bat anodoaren fluxu-eremua da eta bestea katodoaren fluxu-eremua), plaka bipolarra deitzen zaio.
Grafitozko plaka bipolar baten egitura
Grafitozko plaka bipolarrek normalean honako atal hauek dituzte:
1. Fluxu-eremuaPlaka bipolarraren gainazala fluxu-eremu konplexu baten egiturarekin diseinatuta dago, erreakzio-gasa (hidrogenoa, oxigenoa edo airea, adibidez) uniformeki banatzeko eta sortutako ura isurtzeko.
2. Geruza eroaleaGrafito materialak berak eroankortasun ona du eta korrontea eraginkortasunez eroa dezake.
3. Zigilatzeko eremuaPlaka bipolarren ertzak normalean zigilatze-egiturekin diseinatzen dira, gas-ihesak eta likidoen sartzea saihesteko.
4. Hozte-kanalak (aukerakoak)Errendimendu handiko aplikazio batzuetan, hozte-kanalak diseinatu daitezke plaka bipolarren barruan, ekipamenduaren funtzionamendu-tenperatura erregulatzeko.
Grafitozko plaka bipolarren funtzioak
1. Eroale-funtzioa:
Ekipo elektrokimikoen elektrodo gisa, plaka bipolarra korrontea biltzeaz eta eroatea da, energia elektrikoaren irteera eraginkorra bermatzeko.
2. Gas banaketa:
Fluxu-kanalaren diseinuari esker, plaka bipolarrak erreakzio-gasa katalizatzaile-geruzan modu uniformean banatzen du, erreakzio elektrokimikoa sustatuz.
3. Erreakzio-eremuak bereiztea:
Erregai-pila edo elektrolizatzaile batean, plaka bipolarrek anodo eta katodo eremuak bereizten dituzte, gasak nahastea eragotziz.
4. Beroaren xahutzea eta drainatzea:
Plaka bipolarrek ekipamenduaren funtzionamendu-tenperatura erregulatzen eta erreakzioak sortutako ura edo beste azpiproduktu batzuk isurtzen laguntzen dute.
5. Laguntza mekanikoa:
Plaka bipolarrek mintz-elektrodoari euskarri estrukturala ematen diote, ekipamenduaren egonkortasuna eta iraunkortasuna bermatuz.
Zergatik aukeratu grafitoa plaka bipolarren material gisa?
Grafitozko plaka bipolarren propietate materialak
●Eroankortasun handia:
Grafitoaren erresistentzia maximoa 10-15 μΩ·cm-koa da (100-200 μΩ·cm baino hobea).metalezko plaka bipolarra) .
●Korrosioarekiko erresistentzia:
Ia ez dago korrosiorik erregai-pilen ingurune azidoan (pH 2-3), eta zerbitzu-bizitza 20.000 ordu baino gehiagokoa izan daiteke.
●Arina:
Dentsitatea 1,8 g/cm3 ingurukoa da (7-8 g/cm3 metalezko plaka bipolarrentzat), eta hori onuragarria da ibilgailuen aplikazioetan pisua murrizteko.
●Gas-hesiaren propietatea:
Grafitoaren egitura trinkoak hidrogenoaren sartzea eraginkortasunez eragotzi dezake eta segurtasun handia du.
●Prozesatzeko erraza:
Grafito materiala erraz prozesatzen da eta fluxu-kanal konplexuen diseinu eta tamainak pertsonaliza ditzake beharren arabera.
Nola fabrikatzen dira grafitozko plaka bipolarrak?
Ekoizpen prozesuagrafitozko plaka bipolarrahonako hauek barne hartzen ditu:
●Lehengaien prestaketa:
Erabili purutasun handiko (% 99,9 baino gehiago) grafito naturala edo grafito artifizialaren hautsa.
Gehitu erretxina (erretxina fenolikoa, adibidez) aglutinatzaile gisa erresistentzia mekanikoa hobetzeko.
●Konpresiozko Moldeatzea:
Nahastutako materiala molde batean injektatzen da eta tenperatura altuan (200-300℃) eta presio altuan (>100 MPa) prentsatzen da.
●Grafitizazio tratamendua:
Atmosfera geldo batean 2500-3000 ℃-ra berotzeak karbonozko elementuak lurrundu eta grafito egitura trinkoa eratzea eragiten du.
●Korrikalariaren prozesamendua:
Erabili CNC makinak edo laserrak serpentinazko, paralelo edo elkarri lotutako kanalak (0,5-1 mm-ko sakonera) zizelkatzeko.
●Gainazaleko tratamendua:
Erretxina edo metalezko (urrea, titanioa, adibidez) estaldurarekin inpregnatzeak kontaktu-erresistentzia murrizten du eta higadura-erresistentzia hobetzen du.
Zeintzuk dira grafitozko plaka bipolarren aplikazioak?
1. Erregai-pila:
- Protoi-trukerako mintz erregai-pila (PEMFC)
- Oxido Solidozko Erregai Pila (SOFC)
- Metanol zuzeneko erregai-pila (DMFC)
2. Elektrolizatzailea:
- Hidrogenoaren ekoizpena uraren elektrolisiaren bidez
- Kloro-alkali industria
3. Energia biltegiratzeko sistema:
- Fluxu bateria
4. Industria kimikoa:
- Erreaktore elektrokimikoa
5. Laborategiko ikerketa:
- Erregai-pilen eta elektrolizatzaileen prototipoen garapena eta probak
Laburbildu
Grafitozko plaka bipolarrakerregai-pilen eta elektrolizatzaileen bezalako ekipamendu elektrokimikoen osagai nagusiak dira, eta hainbat funtzio dituzte, hala nola eroankortasuna, gasen banaketa eta erreakzio-eremuen bereizketa. Energia garbiaren teknologiaren garapenarekin, grafitozko plaka bipolarrak gero eta gehiago erabiltzen dira energia berriko ibilgailuetan, energia biltegiratzeko sistemetan, hidrogeno kimikoaren ekoizpenean eta beste arlo batzuetan.
Argitaratze data: 2025eko martxoaren 31a