Cales son os tipos de placas bipolares?

Nos compoñentes principais das pilas de combustible, as placas bipolares desempeñan un papel crucial. Non só conducen a corrente eléctrica, senón que tamén serven para separar unidades celulares individuais, distribuír gases e disipar a calor. Co avance continuo da tecnoloxía das pilas de combustible, a variedade de materiais de placas bipolares tamén se diversificou e pódense atopar en aplicacións como electrolizadores e baterías de fluxo. Os materiais comúns para placas bipolares inclúen metais, grafito e grafito composto, cada un coas súas propias vantaxes e desvantaxes, e axeitados para diferentes escenarios de aplicación.

1. Placa bipolar metálica

As placas bipolares metálicas están entre os primeiros materiais aplicados nas pilas de combustible. Os materiais metálicos comúns inclúen o aceiro inoxidable, as aliaxes de titanio e as aliaxes de aluminio. Estes metais presentan unha excelente resistencia mecánica e condutividade eléctrica, o que os fai amplamente utilizados nas primeiras aplicacións das pilas de combustible.

Vantaxes

• Alta condutividade: os materiais metálicos presentan unha excelente condutividade eléctrica, o que axuda a mellorar a eficiencia xeral das pilas de combustible.
• Forte resistencia mecánica: as placas bipolares metálicas posúen unha alta resistencia mecánica, o que lles permite soportar unha maior presión e impactos externos, o que as fai axeitadas para aplicacións a grande escala.
• Boa procesabilidade: os materiais metálicos pódense moldear facilmente mediante estampado, corte por láser e outros procesos de fabricación, o que resulta en custos máis baixos e unha maior eficiencia de produción.

Desvantaxes

• ‌Baixa resistencia á corrosión‌: Os metais son propensos á corrosión en reaccións electroquímicas, especialmente baixo unha exposición prolongada a ambientes de hidróxeno e osíxeno. Isto pode levar á oxidación e degradación da superficie, o que reduce a súa vida útil.
• Custo maior: Os metais de alto rendemento, como o aceiro inoxidable e as aliaxes de titanio, son caros. Ademais, a necesidade de tratamentos superficiais anticorrosión aumenta aínda máis os custos de produción.
• Maior peso: en comparación con outros materiais, as placas bipolares metálicas son máis pesadas, o que pode supoñer unha limitación para aplicacións sensibles ao peso (por exemplo, a automoción).

Aplicacións
As placas bipolares metálicas úsanse normalmente en sistemas de pilas de combustible que requiren alta resistencia e alta potencia de saída. Por exemplo, en sistemas de xeración de enerxía de pilas de combustible a grande escala ou equipos industriais de alta potencia, as placas bipolares metálicas adóptanse amplamente debido á súa excelente resistencia e durabilidade.

2. Placa bipolar de grafito

Placas bipolares de grafitoson un dos materiais máis empregados nas pilas de combustible. O grafito en si presenta unha excelente condutividade eléctrica, resistencia á corrosión e estabilidade a altas temperaturas. Cos avances na tecnoloxía de procesamento do grafito, as placas bipolares de grafito convertéronse gradualmente en dominantes nas aplicacións das pilas de combustible.

Vantaxes

• Excelente resistencia á corrosión: o grafito presenta unha resistencia excepcional ao hidróxeno, ao osíxeno e aos ambientes ácidos, o que permite que as placas bipolares de grafito manteñan un rendemento estable durante o uso a longo prazo.
• Peso baixo: Debido á baixa densidade do grafito, as placas bipolares de grafito son lixeiras, o que as fai ideais para aplicacións sensibles ao peso, como os vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV).
• Alta condutividade: a condutividade eléctrica superior do grafito contribúe a mellorar a eficiencia xeral da batería.

Desvantaxes

• Fraxilidade: o grafito é relativamente fráxil e carece de dureza, o que o fai propenso a rachar baixo alta presión ou vibracións intensas.
• Procesamento complexo: Aínda que o grafito é mecanizable, a produción de placas bipolares de grafito require unha fabricación de alta precisión, que é difícil de controlar. Ademais, o uso de lubricantes durante a produción aumenta os custos.
• Absorción de humidade: o grafito é higroscópico e a acumulación de humidade pode afectar negativamente á súa condutividade e resistencia á corrosión, especialmente en ambientes húmidos.

Aplicacións

As placas bipolares de grafito úsanse habitualmente en sistemas de pilas de combustible de pequena e mediana escala, especialmente en aplicacións de transporte como os vehículos eléctricos de pilas de combustible (FCEV). A súa natureza lixeira e resistencia á corrosión fanas moi axeitadas para estes escenarios.

3. Placa bipolar de grafito composto

As placas bipolares de grafito composto son un novo tipo de material composto formado combinando grafito con outros materiais (como resinas e fibras de carbono). A vantaxe do grafito composto reside na súa capacidade para conservar os beneficios do grafito, compensando ao mesmo tempo a súa fraxilidade e os desafíos de procesamento mediante a adición doutros materiais.

Vantaxes

• Resistencia mecánica mellorada: ao incorporar outros materiais, o grafito composto mellora a resistencia mecánica das materias primas, mitiga a fraxilidade inherente do grafito e reduce os riscos de fractura.
• Excelente resistencia á corrosión: o grafito composto mantén a resistencia superior á corrosión do grafito, o que o fai ideal para a exposición a longo prazo a ambientes ácidos.
• Menor peso e custo: cun peso máis lixeiro e uns custos de produción controlados, o grafito composto ofrece unha mellor rendibilidade que os materiais metálicos.

Desvantaxes

• Procesamento complexo: Malia as vantaxes de rendemento, a fabricación de grafito composto require tecnoloxía avanzada e garantir a uniformidade do material segue a ser un reto, o que pode afectar á estabilidade da placa bipolar.
• Condutividade lixeiramente reducida: a adición doutros materiais pode reducir lixeiramente a condutividade xeral, o que afecta á eficiencia da pila de combustible en comparación co grafito puro.

Aplicacións
As placas bipolares de grafito composto úsanse amplamente en sistemas de pilas de combustible que requiren unha alta resistencia mecánica e unha longa vida útil, especialmente no transporte, a xeración de enerxía portátil e os sistemas de enerxía de reserva. Cos continuos avances tecnolóxicos, as súas perspectivas de aplicación están a expandirse rapidamente.