Grafitna bipolarna pločaje ključna komponenta koja se koristi u elektrokemijskoj opremi kao što su gorivne ćelije i elektrolizatori, obično izrađena od grafitnih materijala visoke čistoće. Igra vitalnu ulogu u elektrokemijskim reakcijama, uglavnom se koristi za provođenje struje, distribuciju reakcijskih plinova (kao što su vodik i kisik) i odvajanje reakcijskih područja. Budući da njegove dvije strane dodiruju anodu i katodu susjednih pojedinačnih ćelija, tvoreći „bipolarnu“ strukturu (jedna strana je polje protoka anode, a druga strana je polje protoka katode), naziva se bipolarna ploča.
Struktura bipolarne grafitne ploče
Grafitne bipolarne ploče obično se sastoje od sljedećih dijelova:
1. Polje protokaPovršina bipolarne ploče dizajnirana je sa složenom strukturom polja strujanja kako bi se ravnomjerno rasporedio reakcijski plin (kao što su vodik, kisik ili zrak) i ispustila stvorena voda.
2. Vodljivi slojGrafit sam po sebi ima dobru vodljivost i može učinkovito provoditi struju.
3. Područje brtvljenjaRubovi bipolarnih ploča obično su dizajnirani s brtvenim strukturama kako bi se spriječilo curenje plina i prodiranje tekućine.
4. Kanali za hlađenje (opcionalno)U nekim visokoučinkovitim primjenama, rashladni kanali mogu biti dizajnirani unutar bipolarnih ploča za regulaciju radne temperature opreme.
Funkcije grafitnih bipolarnih ploča
1. Provodna funkcija:
Kao elektroda elektrokemijske opreme, bipolarna ploča odgovorna je za prikupljanje i provođenje struje kako bi se osigurala učinkovita izlazna električna energija.
2. Distribucija plina:
Zahvaljujući dizajnu protočnog kanala, bipolarna ploča ravnomjerno raspoređuje reakcijski plin na sloj katalizatora, potičući elektrokemijsku reakciju.
3. Odvajanje reakcijskih zona:
U gorivnoj ćeliji ili elektrolizeru, bipolarne ploče odvajaju anodno i katodno područje, sprječavajući miješanje plinova.
4. Odvođenje topline i odvodnja:
Bipolarne ploče pomažu u regulaciji radne temperature opreme i ispuštaju vodu ili druge nusproizvode nastale reakcijom.
5. Mehanička podrška:
Bipolarne ploče pružaju strukturnu potporu membranskoj elektrodi, osiguravajući stabilnost i trajnost opreme.
Zašto odabrati grafit kao materijal za bipolarne ploče?
Materijalna svojstva grafitnih bipolarnih ploča
●Visoka vodljivost:
Otpornost grafita u rasutom stanju je samo 10-15 μΩ·cm (bolja od 100-200 μΩ·cmmetalna bipolarna ploča) .
●Otpornost na koroziju:
U kiseloj sredini gorivnih ćelija (pH 2-3) gotovo da nema korozije, a vijek trajanja može doseći i više od 20 000 sati.
●Lagana:
Gustoća je oko 1,8 g/cm3 (7-8 g/cm3 za metalnu bipolarnu ploču), što je korisno za smanjenje težine u vozilima.
●Svojstvo plinske barijere:
Gusta struktura grafita može učinkovito spriječiti prodiranje vodika i ima visoku sigurnost.
●Jednostavna obrada:
Grafitni materijal je jednostavan za obradu i omogućuje prilagodbu složenih dizajna i veličina protočnih kanala prema potrebama.
Kako se proizvode bipolarne ploče od grafita?
Proizvodni procesgrafitna bipolarna pločauključuje sljedeće:
●Priprema sirovina:
Koristite prirodni grafit visoke čistoće (>99,9%) ili umjetni grafitni prah.
Dodajte smolu (kao što je fenolna smola) kao vezivo za poboljšanje mehaničke čvrstoće.
●Kompresijsko oblikovanje:
Miješani materijal se ubrizgava u kalup i preša pod visokom temperaturom (200-300 ℃) i visokim tlakom (> 100 MPa).
●Obrada grafitizacijom:
Zagrijavanje na 2500-3000℃ u inertnoj atmosferi uzrokuje isparavanje neugljičnih elemenata i stvaranje guste grafitne strukture.
●Obrada trkača:
Za izrezivanje serpentinskih, paralelnih ili isprepletenih kanala (dubina 0,5-1 mm) koristite CNC strojeve ili lasere.
●Površinska obrada:
Impregnacija smolom ili metalnim (poput zlata, titana) premazom smanjuje kontaktni otpor i poboljšava otpornost na habanje.
Koje su primjene bipolarnih grafitnih ploča?
1. Gorivna ćelija:
- Gorivna ćelija s membranom za izmjenu protona (PEMFC)
- Gorivna ćelija na čvrsti oksid (SOFC)
- Izravna metanolna gorivnu ćeliju (DMFC)
2. Elektrolizator:
- Proizvodnja vodika elektrolizom vode
- Klor-alkalna industrija
3. Sustav za pohranu energije:
- Protočna baterija
4. Kemijska industrija:
- Elektrokemijski reaktor
5. Laboratorijska istraživanja:
- Razvoj prototipa i ispitivanje gorivnih ćelija i elektrolizatora
Rezimirati
Grafitne bipolarne pločesu ključne komponente elektrokemijske opreme poput gorivnih ćelija i elektrolizatora, te imaju više funkcija poput vodljivosti, distribucije plina i odvajanja reakcijskih područja. Razvojem tehnologije čiste energije, grafitne bipolarne ploče sve se više koriste u vozilima s novom energijom, sustavima za pohranu energije, kemijskoj proizvodnji vodika i drugim područjima.
Vrijeme objave: 31. ožujka 2025.