Apa itu pelat bipolar grafit?

Pelat bipolar grafitadalah komponen utama yang digunakan dalam peralatan elektrokimia seperti sel bahan bakar dan elektroliser, biasanya terbuat dari bahan grafit dengan kemurnian tinggi. Komponen ini memainkan peran penting dalam reaksi elektrokimia, terutama digunakan untuk mengalirkan arus, mendistribusikan gas reaksi (seperti hidrogen dan oksigen), dan memisahkan area reaksi. Karena kedua sisinya bersentuhan dengan anoda dan katoda dari sel tunggal yang berdekatan, membentuk struktur "bipolar" (satu sisi adalah medan aliran anoda dan sisi lainnya adalah medan aliran katoda), maka komponen ini dinamakan pelat bipolar.

Struktur pelat bipolar grafit

Pelat bipolar grafit biasanya terdiri dari bagian-bagian berikut:
1. Medan Aliran: Permukaan pelat bipolar dirancang dengan struktur medan aliran kompleks untuk mendistribusikan gas reaksi (seperti hidrogen, oksigen atau udara) secara merata dan membuang air yang dihasilkan.

2. Lapisan konduktif: Material grafit sendiri memiliki konduktivitas yang baik dan dapat menghantarkan arus secara efisien.

3. Area penyegelan: Tepi pelat bipolar biasanya dirancang dengan struktur penyegelan untuk mencegah kebocoran gas dan penetrasi cairan.

4. Saluran pendingin (opsional): Dalam beberapa aplikasi kinerja tinggi, saluran pendingin dapat dirancang di dalam pelat bipolar untuk mengatur suhu pengoperasian peralatan.

Fungsi pelat bipolar grafit

1. Fungsi konduktif:

Sebagai elektroda peralatan elektrokimia, pelat bipolar bertanggung jawab untuk mengumpulkan dan mengalirkan arus untuk memastikan keluaran energi listrik yang efisien.
2. Distribusi gas:

Melalui desain saluran aliran, pelat bipolar mendistribusikan gas reaksi secara merata ke lapisan katalis, sehingga mendorong reaksi elektrokimia.
3. Pemisahan zona reaksi:

Dalam sel bahan bakar atau elektroliser, pelat bipolar memisahkan area anoda dan katoda, mencegah gas bercampur.
4. Pembuangan dan drainase panas:

Pelat bipolar membantu mengatur suhu pengoperasian peralatan dan membuang air atau produk sampingan lainnya yang dihasilkan oleh reaksi.
5. Dukungan mekanis:

Pelat bipolar menyediakan dukungan struktural untuk elektroda membran, memastikan stabilitas dan daya tahan peralatan.

Mengapa memilih grafit sebagai bahan pelat bipolar?

Sifat material pelat bipolar grafit
●Konduktivitas tinggi:

Resistivitas massal grafit serendah 10-15μΩ.cm (lebih baik dari 100-200 μΩ·cm)pelat bipolar logam) .

●Ketahanan korosi:

Hampir tidak ada korosi dalam lingkungan asam sel bahan bakar (pH 2-3), dan masa pakai dapat mencapai lebih dari 20.000 jam.

●Ringan:

Kepadatannya sekitar 1,8 g/cm3 (7-8 g/cm3 untuk pelat bipolar logam), yang bermanfaat untuk mengurangi berat dalam aplikasi kendaraan.

●Properti penghalang gas:

Struktur grafit yang padat dapat secara efektif mencegah penetrasi hidrogen dan memiliki keamanan yang tinggi.

●Pemrosesan mudah:

Material grafit mudah diproses dan dapat menyesuaikan desain dan ukuran saluran aliran yang rumit sesuai kebutuhan.

Bagaimana pelat bipolar grafit diproduksi?

Proses produksipelat bipolar grafittermasuk yang berikut ini:
●Persiapan bahan baku:

Gunakan grafit alami atau bubuk grafit buatan dengan kemurnian tinggi (>99,9%).

Tambahkan resin (seperti resin fenolik) sebagai pengikat untuk meningkatkan kekuatan mekanis.

●Cetakan Kompresi:

Bahan campuran disuntikkan ke dalam cetakan dan ditekan di bawah suhu tinggi (200-300℃) dan tekanan tinggi (>100 MPa).

●Perawatan grafitasi:

Pemanasan hingga 2500-3000℃ dalam atmosfer inert menyebabkan unsur-unsur non-karbon menguap dan membentuk struktur grafit padat.

●Pemrosesan pelari:

Gunakan mesin CNC atau laser untuk mengukir saluran berkelok-kelok, paralel, atau saling bertautan (kedalaman 0,5-1 mm).

●Perawatan permukaan:

Impregnasi dengan lapisan resin atau logam (seperti emas, titanium) mengurangi resistansi kontak dan meningkatkan ketahanan aus.

Apa saja aplikasi pelat bipolar grafit?

1. Sel Bahan Bakar:

- Sel bahan bakar membran pertukaran proton (PEMFC)

- Sel Bahan Bakar Oksida Padat (SOFC)

- Sel Bahan Bakar Metanol Langsung (DMFC)

2. Elektroliser:

- Produksi hidrogen dengan elektrolisis air

- Industri klor-alkali

3. Sistem penyimpanan energi:

- Baterai aliran

4. Industri Kimia:

- Reaktor Elektrokimia

5. Penelitian laboratorium:

- Pengembangan prototipe dan pengujian sel bahan bakar dan elektroliser

Meringkaskan

Pelat bipolar grafitmerupakan komponen inti dari peralatan elektrokimia seperti sel bahan bakar dan elektroliser, dan memiliki berbagai fungsi seperti konduktivitas, distribusi gas, dan pemisahan area reaksi. Dengan perkembangan teknologi energi bersih, pelat bipolar grafit semakin banyak digunakan dalam kendaraan energi baru, sistem penyimpanan energi, produksi hidrogen kimia, dan bidang lainnya.