ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટ શું છે?

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટતે ઈંધણ કોષો અને ઇલેક્ટ્રોલાઈઝર જેવા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સાધનોમાં વપરાતો મુખ્ય ઘટક છે, જે સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ગ્રેફાઇટ પદાર્થોથી બનેલો હોય છે. તે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પ્રવાહનું સંચાલન કરવા, પ્રતિક્રિયા વાયુઓ (જેમ કે હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન) વિતરિત કરવા અને પ્રતિક્રિયા ક્ષેત્રોને અલગ કરવા માટે થાય છે. કારણ કે તેની બે બાજુઓ નજીકના એકલ કોષોના એનોડ અને કેથોડનો સંપર્ક કરે છે, જે "બાયપોલર" માળખું બનાવે છે (એક બાજુ એનોડ ફ્લો ફીલ્ડ છે અને બીજી બાજુ કેથોડ ફ્લો ફીલ્ડ છે), તેને બાયપોલર પ્લેટ કહેવામાં આવે છે.

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટની રચના

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટોમાં સામાન્ય રીતે નીચેના ભાગો હોય છે:
૧. પ્રવાહ ક્ષેત્ર: બાયપોલર પ્લેટની સપાટી એક જટિલ પ્રવાહ ક્ષેત્ર રચના સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે જેથી પ્રતિક્રિયા વાયુ (જેમ કે હાઇડ્રોજન, ઓક્સિજન અથવા હવા) સમાનરૂપે વિતરિત થાય અને ઉત્પન્ન થયેલ પાણીનો નિકાલ થાય.

2. વાહક સ્તર: ગ્રેફાઇટ સામગ્રીમાં સારી વાહકતા હોય છે અને તે કાર્યક્ષમ રીતે પ્રવાહનું સંચાલન કરી શકે છે.

૩. સીલિંગ વિસ્તાર: બાયપોલર પ્લેટોની કિનારીઓ સામાન્ય રીતે ગેસ લિકેજ અને પ્રવાહીના પ્રવેશને રોકવા માટે સીલિંગ સ્ટ્રક્ચર સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે.

૪. કુલિંગ ચેનલો (વૈકલ્પિક): કેટલાક ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કાર્યક્રમોમાં, સાધનોના કાર્યકારી તાપમાનને નિયંત્રિત કરવા માટે બાયપોલર પ્લેટોની અંદર ઠંડક ચેનલો ડિઝાઇન કરી શકાય છે.

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટોના કાર્યો

1. વાહક કાર્ય:

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સાધનોના ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે, બાયપોલર પ્લેટ વિદ્યુત ઊર્જાના કાર્યક્ષમ ઉત્પાદનને સુનિશ્ચિત કરવા માટે વર્તમાન એકત્રિત કરવા અને તેનું સંચાલન કરવા માટે જવાબદાર છે.
2. ગેસ વિતરણ:

ફ્લો ચેનલ ડિઝાઇન દ્વારા, બાયપોલર પ્લેટ ઉત્પ્રેરક સ્તરમાં પ્રતિક્રિયા ગેસનું સમાનરૂપે વિતરણ કરે છે, જે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે.
3. પ્રતિક્રિયા ઝોનને અલગ કરવા:

ફ્યુઅલ સેલ અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરમાં, બાયપોલર પ્લેટો એનોડ અને કેથોડ વિસ્તારોને અલગ કરે છે, જે વાયુઓને ભળતા અટકાવે છે.
૪. ગરમીનું વિસર્જન અને નિકાલ:

બાયપોલર પ્લેટો સાધનોના કાર્યકારી તાપમાનને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે અને પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતા પાણી અથવા અન્ય ઉપ-ઉત્પાદનોને બહાર કાઢે છે.
૫. યાંત્રિક આધાર:

બાયપોલર પ્લેટ્સ મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ માટે માળખાકીય ટેકો પૂરો પાડે છે, જે સાધનોની સ્થિરતા અને ટકાઉપણું સુનિશ્ચિત કરે છે.

બાયપોલર પ્લેટ મટિરિયલ તરીકે ગ્રેફાઇટ શા માટે પસંદ કરવું?

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટોના ભૌતિક ગુણધર્મો
●ઉચ્ચ વાહકતા:

ગ્રેફાઇટની બલ્ક પ્રતિકારકતા 10-15μΩ.cm જેટલી ઓછી છે (100-200 μΩ·cm કરતાં વધુ સારી)મેટલ બાયપોલર પ્લેટ).

●કાટ પ્રતિકાર:

ઇંધણ કોષોના એસિડિક વાતાવરણમાં લગભગ કોઈ કાટ લાગતો નથી (pH 2-3), અને સેવા જીવન 20,000 કલાકથી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે.

●હલકો:

ઘનતા લગભગ 1.8 ગ્રામ/સેમી3 (મેટલ બાયપોલર પ્લેટ માટે 7-8 ગ્રામ/સેમી3) છે, જે વાહનના ઉપયોગ માટે વજન ઘટાડવા માટે ફાયદાકારક છે.

●ગેસ અવરોધ ગુણધર્મો:

ગ્રેફાઇટની ગાઢ રચના અસરકારક રીતે હાઇડ્રોજનના પ્રવેશને અટકાવી શકે છે અને ઉચ્ચ સલામતી ધરાવે છે.

●સરળ પ્રક્રિયા:

ગ્રેફાઇટ સામગ્રી પ્રક્રિયા કરવા માટે સરળ છે અને જરૂરિયાતો અનુસાર જટિલ ફ્લો ચેનલ ડિઝાઇન અને કદને કસ્ટમાઇઝ કરી શકે છે.

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટ્સ કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે?

ની ઉત્પાદન પ્રક્રિયાગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટનીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
●કાચા માલની તૈયારી:

ઉચ્ચ શુદ્ધતા (>99.9%) કુદરતી ગ્રેફાઇટ અથવા કૃત્રિમ ગ્રેફાઇટ પાવડરનો ઉપયોગ કરો.

યાંત્રિક શક્તિ વધારવા માટે બાઈન્ડર તરીકે રેઝિન (જેમ કે ફેનોલિક રેઝિન) ઉમેરો.

●કમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગ:

મિશ્રિત સામગ્રીને મોલ્ડમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે અને ઉચ્ચ તાપમાન (200-300℃) અને ઉચ્ચ દબાણ (>100 MPa) હેઠળ દબાવવામાં આવે છે.

●ગ્રાફિટાઇઝેશન ટ્રીટમેન્ટ:

નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં 2500-3000℃ સુધી ગરમ થવાથી બિન-કાર્બન તત્વો અસ્થિર બને છે અને ગાઢ ગ્રેફાઇટ માળખું બનાવે છે.

●રનર પ્રોસેસિંગ:

સર્પેન્ટાઇન, સમાંતર અથવા ઇન્ટરડિજિટેટેડ ચેનલો (0.5-1 મીમી ઊંડાઈ) કોતરવા માટે CNC મશીનો અથવા લેસરનો ઉપયોગ કરો.

●સપાટીની સારવાર:

રેઝિન અથવા ધાતુ (જેમ કે સોનું, ટાઇટેનિયમ) કોટિંગ સાથે ગર્ભાધાન સંપર્ક પ્રતિકાર ઘટાડે છે અને વસ્ત્રો પ્રતિકાર સુધારે છે.

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટોનો ઉપયોગ શું છે?

1. ફ્યુઅલ સેલ:

- પ્રોટોન એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન ફ્યુઅલ સેલ (PEMFC)

- સોલિડ ઓક્સાઇડ ફ્યુઅલ સેલ (SOFC)

- ડાયરેક્ટ મિથેનોલ ફ્યુઅલ સેલ (DMFC)

2. ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર:

- પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન

- ક્લોર-આલ્કલી ઉદ્યોગ

૩. ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલી:

- ફ્લો બેટરી

૪. રાસાયણિક ઉદ્યોગ:

- ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રિએક્ટર

5. પ્રયોગશાળા સંશોધન:

- ઇંધણ કોષો અને ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનો પ્રોટોટાઇપ વિકાસ અને પરીક્ષણ

સારાંશ

ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટોઇંધણ કોષો અને ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર જેવા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સાધનોના મુખ્ય ઘટકો છે, અને તેમાં વાહકતા, ગેસ વિતરણ અને પ્રતિક્રિયા ક્ષેત્રોને અલગ કરવા જેવા બહુવિધ કાર્યો છે. સ્વચ્છ ઉર્જા ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે, ગ્રેફાઇટ બાયપોલર પ્લેટોનો ઉપયોગ નવા ઉર્જા વાહનો, ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ, રાસાયણિક હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વધુને વધુ થઈ રહ્યો છે.