ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेट क्या है?

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटईंधन कोशिकाओं और इलेक्ट्रोलाइज़र जैसे विद्युत रासायनिक उपकरणों में उपयोग किया जाने वाला एक प्रमुख घटक है, जो आमतौर पर उच्च शुद्धता वाले ग्रेफाइट पदार्थों से बना होता है। यह विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से करंट का संचालन करने, प्रतिक्रिया गैसों (जैसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन) को वितरित करने और प्रतिक्रिया क्षेत्रों को अलग करने के लिए किया जाता है। क्योंकि इसके दो पक्ष आसन्न एकल कोशिकाओं के एनोड और कैथोड से संपर्क करते हैं, जिससे एक "द्विध्रुवीय" संरचना बनती है (एक पक्ष एनोड प्रवाह क्षेत्र है और दूसरा पक्ष कैथोड प्रवाह क्षेत्र है), इसे द्विध्रुवीय प्लेट नाम दिया गया है।

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेट की संरचना

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटें आमतौर पर निम्नलिखित भागों से मिलकर बनी होती हैं:
1. प्रवाह क्षेत्रद्विध्रुवीय प्लेट की सतह को एक जटिल प्रवाह क्षेत्र संरचना के साथ डिज़ाइन किया गया है ताकि प्रतिक्रिया गैस (जैसे हाइड्रोजन, ऑक्सीजन या वायु) को समान रूप से वितरित किया जा सके और उत्पन्न पानी को बाहर निकाला जा सके।

2. प्रवाहकीय परतग्रेफाइट पदार्थ में अच्छी चालकता होती है और यह कुशलतापूर्वक धारा का संचालन कर सकता है।

3. सीलिंग क्षेत्रद्विध्रुवीय प्लेटों के किनारों को आमतौर पर गैस रिसाव और तरल प्रवेश को रोकने के लिए सीलिंग संरचनाओं के साथ डिज़ाइन किया जाता है।

4. शीतलन चैनल (वैकल्पिक)कुछ उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में, उपकरण के परिचालन तापमान को विनियमित करने के लिए द्विध्रुवीय प्लेटों के अंदर शीतलन चैनल डिज़ाइन किए जा सकते हैं।

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटों के कार्य

1. प्रवाहकीय कार्य:

विद्युत-रासायनिक उपकरणों के इलेक्ट्रोड के रूप में, द्विध्रुवीय प्लेट विद्युत ऊर्जा के कुशल उत्पादन को सुनिश्चित करने के लिए धारा को एकत्रित करने और संचालित करने के लिए जिम्मेदार है।
2. गैस वितरण:

प्रवाह चैनल डिजाइन के माध्यम से, द्विध्रुवीय प्लेट उत्प्रेरक परत में प्रतिक्रिया गैस को समान रूप से वितरित करती है, जिससे विद्युत-रासायनिक प्रतिक्रिया को बढ़ावा मिलता है।
3. प्रतिक्रिया क्षेत्रों को अलग करना:

ईंधन सेल या इलेक्ट्रोलाइजर में, द्विध्रुवीय प्लेटें एनोड और कैथोड क्षेत्रों को अलग करती हैं, जिससे गैसों का मिश्रण नहीं हो पाता।
4. ऊष्मा अपव्यय और जल निकासी:

द्विध्रुवीय प्लेटें उपकरण के प्रचालन तापमान को विनियमित करने तथा प्रतिक्रिया से उत्पन्न पानी या अन्य उप-उत्पादों को बाहर निकालने में मदद करती हैं।
5. यांत्रिक समर्थन:

द्विध्रुवीय प्लेटें झिल्ली इलेक्ट्रोड के लिए संरचनात्मक समर्थन प्रदान करती हैं, जिससे उपकरण की स्थिरता और स्थायित्व सुनिश्चित होता है।

द्विध्रुवीय प्लेट सामग्री के रूप में ग्रेफाइट क्यों चुनें?

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटों के भौतिक गुण
●उच्च चालकता:

ग्रेफाइट की थोक प्रतिरोधकता 10-15μΩ.cm जितनी कम होती है (100-200 μΩ·cm से बेहतर)धातु द्विध्रुवीय प्लेट) .

●संक्षारण प्रतिरोध:

ईंधन कोशिकाओं के अम्लीय वातावरण (पीएच 2-3) में लगभग कोई जंग नहीं होता है, और सेवा जीवन 20,000 घंटे से अधिक तक पहुंच सकता है।

●हल्का:

घनत्व लगभग 1.8 ग्राम/सेमी3 (धातु द्विध्रुवीय प्लेट के लिए 7-8 ग्राम/सेमी3) है, जो वाहन अनुप्रयोगों में वजन कम करने के लिए फायदेमंद है।

●गैस अवरोधक गुण:

ग्रेफाइट की सघन संरचना हाइड्रोजन के प्रवेश को प्रभावी ढंग से रोक सकती है और इसकी सुरक्षा भी उच्च है।

●आसान प्रसंस्करण:

ग्रेफाइट सामग्री को संसाधित करना आसान है और जटिल प्रवाह चैनल डिजाइन और आकार को आवश्यकतानुसार अनुकूलित किया जा सकता है।

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटें कैसे निर्मित की जाती हैं?

की उत्पादन प्रक्रियाग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटइसमें निम्नलिखित शामिल हैं:
●कच्चे माल की तैयारी:

उच्च शुद्धता (>99.9%) प्राकृतिक ग्रेफाइट या कृत्रिम ग्रेफाइट पाउडर का उपयोग करें।

यांत्रिक शक्ति बढ़ाने के लिए बाइंडर के रूप में रेजिन (जैसे फेनोलिक रेजिन) मिलाएं।

●दबाव से सांचे में डालना:

मिश्रित सामग्री को एक सांचे में डाला जाता है और उच्च तापमान (200-300 डिग्री सेल्सियस) और उच्च दबाव (> 100 एमपीए) के तहत दबाया जाता है।

●ग्रैफ़िटाइजेशन उपचार:

निष्क्रिय वातावरण में 2500-3000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर गैर-कार्बन तत्व वाष्पीकृत हो जाते हैं और सघन ग्रेफाइट संरचना का निर्माण करते हैं।

●धावक प्रसंस्करण:

सीएनसी मशीन या लेजर का उपयोग करके सर्पाकार, समानान्तर या अंतःअंतःअंशकालिक चैनल (गहराई 0.5-1 मिमी) बनाएं।

●सतह का उपचार:

राल या धातु (जैसे सोना, टाइटेनियम) कोटिंग के साथ संसेचन संपर्क प्रतिरोध को कम करता है और पहनने के प्रतिरोध में सुधार करता है।

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटों के अनुप्रयोग क्या हैं?

1. ईंधन सेल:

- प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन ईंधन सेल (PEMFC)

- ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल (एसओएफसी)

- प्रत्यक्ष मेथनॉल ईंधन सेल (डीएमएफसी)

2. इलेक्ट्रोलाइजर:

- जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन

- क्लोर-क्षार उद्योग

3. ऊर्जा भंडारण प्रणाली:

- फ्लो बैटरी

4. रासायनिक उद्योग:

- विद्युत रासायनिक रिएक्टर

5. प्रयोगशाला अनुसंधान:

- ईंधन कोशिकाओं और इलेक्ट्रोलाइज़र का प्रोटोटाइप विकास और परीक्षण

संक्षेप

ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटेंईंधन कोशिकाओं और इलेक्ट्रोलाइज़र जैसे इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरणों के मुख्य घटक हैं, और चालकता, गैस वितरण और प्रतिक्रिया क्षेत्रों के पृथक्करण जैसे कई कार्य हैं। स्वच्छ ऊर्जा प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, ग्रेफाइट द्विध्रुवीय प्लेटों का उपयोग नई ऊर्जा वाहनों, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों, रासायनिक हाइड्रोजन उत्पादन और अन्य क्षेत्रों में तेजी से किया जा रहा है।