Pehea e hana ai nā papa bipolar graphite i loko o nā cell wahie?

I. Ke Kūlana Waena o nā Papa Bipolar Graphite i ka Hoʻonui ʻana o ka ʻOihana

I ke kua o nā pahuhopu "kalapona pālua" a me ka ulu wikiwiki ʻana o ka hoʻokele waiwai hydrogen, ke neʻe nei nā cell wahie (ʻoi aku hoʻi nā cell wahie PEM) mai ka pae hōʻike i ka noi nui. Mai nā kaʻa ohua a i nā ʻōnaehana hana mana i hoʻolaha ʻia, ʻo ka pono o ka ʻōnaehana, ke ola, a me ke kumukūʻai o nā cell wahie e lilo nei i mau hōʻailona koʻikoʻi o ka hoʻokūkū ʻoihana.

Ma kēia ʻōnaehana, ʻaʻole wale ka papa bipolar graphite he "ʻāpana kōkua," akā ʻo ia kekahi o nā mea hana koʻikoʻi e hoʻoholo ai i ka hana o ka puʻu wahie. Hōʻike ka noiʻi he 60-80% o ke kaumaha a me 40-50% o ke kumukūʻai o kahi puʻu wahie nā papa bipolar; pili pololei kā lākou hoʻolālā a me ke koho ʻana i nā mea i ka nui o ka mana o ka ʻōnaehana, ka lōʻihi, a me nā kumukūʻai hana.

Mai kahi kuanaʻike hana, hoʻokō nā papa bipolar graphite i ka hopena electrochemical paʻa a hoʻomau o nā cell wahie ma o ka hoʻohui nui ʻana i nā hana he nui—me ka "conduction current, gas distribution, thermal management, and structural support"—e hoʻolilo ana iā lākou i ka "multi-physics coupling core component" maoli i loko o ka stack.

II. Ke Kuleana a me nā Kumu Hana o nā Papa Bipolar Graphite i nā Kelepona Wahie 

I loko o kahi pūnaewele wahie membrane hoʻololi proton (PEMFC) maʻamau, aia nā papa bipolar graphite ma nā ʻaoʻao ʻelua o ka hui electrode membrane (MEA), e hoʻohui ana i nā hana o nā ʻāpana pūnaewele wahie i hoʻopili ʻia i nā moʻo ma o ko lākou ʻano ʻelua ʻaoʻao.

Hiki ke hoʻomaopopo ʻia kona kumumanaʻo hana ma o nā kaʻina hana ʻehā i hui pū ʻia:

ʻO ka mea mua, ʻo ia ke ʻano hōʻiliʻili a me ke alakaʻi ʻana o kēia manawa. I ka wā o ka hana ʻana o ke kelepona wahie, nalowale ka hydrogen i nā electrons ma ka anode, a hoʻopuka ʻia kēia mau electrons ma ke ʻano he mana ma o ke kaapuni waho. ʻO ka papa bipolar ke kuleana no ke alakaʻi ʻana i nā electrons mai kekahi cell a i kekahi. Hiki i ka conductivity uila kūloko o ka graphite ke hiki i ke kauoha o 10⁴ S/cm, e hōʻemi nui ana i nā pohō ohmic a pēlā e hoʻomaikaʻi ai i ka pono o ka ʻōnaehana.

ʻO ka lua, ʻo ia ke ʻano o ka lawe ʻana o ka reactant a me ke kaohi ʻana i ke kahua kahe. Hoʻopili ʻia ka ʻili o ka papa bipolar me nā kahawai kahe pololei e hoʻolaha like i ka hydrogen a me ka ea a e wehe i ka wai i hana ʻia e ka hopena. ʻO kēia kaʻina hana he pilikia kaohi kahe ʻelua-paepae kinoea-wai, a ʻo kona hoʻolālā e pili pololei ana i ka pono o ka hoʻoili nuipa a me ke kūpaʻa o ka hana pila.

ʻO ke kolu, ʻo ia ke ʻano hoʻokele wela. Hoʻopuka nā ʻāpana wahie i ka wela i ka wā o ka hana; inā ʻaʻole hiki ke hoʻopau pono ʻia kēia wela, e alakaʻi ia i nā wahi wela kūloko a hoʻolalelale i ka ʻelemakule ʻana o ka electrode membrane. ʻO ka conductivity wela maikaʻi loa o Graphite e hiki ai iā ia ke hoʻopuehu koke a like i ka wela i loko o ka mokulele, no laila e mālama ana i kahi kahua mahana paʻa i loko o ka stack.

ʻO ka mea hope loa, aia ke ʻano sila a me ka hoʻokaʻawale ʻana. Ma o ka hoʻolālā kūkulu a me kahi ʻōnaehana sila i hoʻonohonoho pono ʻia, hōʻoia ka papa bipolar i ka hoʻokaʻawale paʻa ʻana o ka hydrogen a me ka oxygen, e pale ana i ka haumia kea o ke kinoea. ʻAʻole wale kēia e pili ana i ka pono akā pili pololei hoʻi i ka palekana o ka ʻōnaehana.

I ka hōʻuluʻulu manaʻo, ʻo ke kumumanaʻo hana o nā papa bipolar graphite ʻaʻole ia he kaʻina hana kino hoʻokahi, akā ʻo ka hopena o ka pilina synergistic o kahi ʻōnaehana i hoʻopili ʻia me nā kahua he nui e pili ana i nā mea uila, wela, kahe, a me nā mea hoʻonohonoho.

III. No ke aha e koho ai i ka Graphite: He loiloi o nā waiwai kino koʻikoʻi

Ua lilo ka Graphite i mea papa bipolar i hoʻohana nui ʻia, ma ka mōʻaukala a me kēia lā, ma muli o kona mau pono piha ma nā ana hana koʻikoʻi he nui.

Ma ke ʻano o nā waiwai uila, hōʻike ka graphite i ka conductivity uila maikaʻi loa; hāʻawi kona ʻano papa i kahi ala mau no ka lawe ʻana i ka electron, e lilo ia i mea kūpono no ka hoʻokō ʻana i nā kikoʻī loea DOE (conductivity > 100 S/cm).

Ma ke ʻano o ke kūpaʻa kemika, hōʻike ka graphite i ke kūpaʻa ʻino loa. I loko o ke kaiapuni waikawa a me ke kiʻekiʻe o nā cell wahie, hoʻopōʻino pinepine nā mea metala a hana i nā papa passivation, a laila e hoʻonui ai i ke kūpaʻa pili. I ka hoʻohālikelike ʻana, loaʻa i ka graphite ka inertness kemika kūlohelohe, e hiki ai ke hana paʻa no ka manawa lōʻihi.

No nā waiwai wela, he kiʻekiʻe ka conductivity thermal o ka graphite, kahi e kōkua ai i ka hoʻokō ʻana i ka hoʻolaha like ʻana o ka mahana i loko o ka stack a pale i ka hōʻino ʻana i ka electrode membrane i hoʻokumu ʻia e ka wela nui ʻana.

Eia kekahi, hāʻawi ka graphite i nā waiwai pale kinoea maikaʻi loa (hiki ke hoʻonui hou ʻia ma o ka impregnation), e pale pono ana i ka permeation hydrogen a me ka oxygen a me ka hōʻoia ʻana i ka pono o ka ʻōnaehana.

Eia nō naʻe, mai kahi kuanaʻike ʻenekinia, he mau palena koʻikoʻi ko ka graphite. No ka laʻana, he palupalu loa ia, paʻakikī ke hana, a koi pinepine ʻia ka mānoanoa o kekahi mau milimita (>2-5 mm), kahi e keakea ai i nā hoʻoikaika e hoʻokō i nā hoʻolālā stack māmā a me ka mana kiʻekiʻe. No laila, ua lilo mālie nā koho graphite composite a me nā metala i mea nui i nā makahiki i hala iho nei.

IV. Nā ʻAno Hana a me ka Nānā ʻana i ka Wā E Hiki Mai Ana

I ka wikiwiki ʻana o ke kūʻai ʻana aku o nā cell wahie, ke loli wikiwiki nei ka ʻenehana papa bipolar, me kona hoʻomohala ʻana e hoʻokele maopopo ʻia e nā mea hana a me nā holomua hana.

Ma kekahi ʻaoʻao, i loko o nā kaʻa ohua a me nā noi mana kiʻekiʻe, ke neʻe mālie nei ka ʻoihana mai nā papa bipolar graphite kuʻuna i nā papa bipolar metala (e like me ke kila kila a me nā titanium alloys). Hiki i kēia mau mea ke hoʻokō i nā mānoanoa sub-millimeter, a ʻo nā kaʻina hana sila e hōʻemi nui i nā kumukūʻai hana, no laila e hoʻokō ai i nā koi o ka hana nui.

Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ke kū mai nei nā papa bipolar composite graphite ma ke ʻano he hopena hoʻololi koʻikoʻi. Ma ka hoʻohui ʻana i nā mea hoʻopihapiha conductive e like me nā resins a me nā nanotubes carbon, hiki i kēia mau mea ke mālama i ka conductivity uila kiʻekiʻe a me ke kūpaʻa i ka corrosion me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka ikaika mechanical a me ka hoʻemi ʻana i nā kumukūʻai hana.

I ka manawa like, ke hoʻokele nei nā ʻenehana hana holomua (e like me ka hana hoʻohui) i ka hoʻolālā ʻana o nā kahawai kahe bipolar i ka paʻakikī a me ka pono, no laila e hoʻonui ana i ka hana holoʻokoʻa a me ka pono o ka hoʻohana ʻana i ka ikehu o nā cell wahie.

I ka wā lōʻihi, e hoʻokūkū mau nā papa bipolar graphite ma nā wahi aʻe:

● Nā ʻōnaehana hana mana paʻa (kahi e koʻikoʻi ai ke kumukūʻai a me ke ola)

● Nā noi mana haʻahaʻa a waena

● Nā ʻōnaehana electrochemical alkaline a i ʻole ke kūlana hana kikoʻī

Ma ke ʻano he mea hana Kina alakaʻi a me ka mea hoʻolako onā papa bipolar graphite, Ua hoʻomohala ʻo Ningbo VET Energy i nā papa bipolar graphite holomua no nā PEMFC he kūpono ke kumukūʻai, alakaʻi kiʻekiʻe, a paʻa i ka mīkini. Hāʻawi pū ʻo VET Energy i nā mea graphite i hoʻokomo ʻia i ka resin e hoʻokō i ka impermeability gas a me ka ikaika kiʻekiʻe, me ka mālama ʻana i ka conductivity uila a me ka thermal maikaʻi loa o ka graphite.

ʻOi aku ka mea nui,Ikehu VETKākoʻo i nā koi hoʻolālā papa bipolar graphite i hana ʻia. Hiki iā mākou ke mīkini i nā ʻaoʻao ʻelua o nā papa e hana i nā kahawai kahe, mīkini i hoʻokahi ʻaoʻao wale nō, a hāʻawi paha i nā papa hakahaka i hana ʻole ʻia. Hiki ke hana ʻia nā papa graphite āpau e like me kāu mau kikoʻī kikoʻī. Ke kakali nei mākou i kāu mau nīnau hou aku.