La piastra bipolare, nota anche come piastra collettore, è uno dei componenti più importanti della cella a combustibile. Presenta le seguenti funzioni e proprietà: separa il combustibile dall'ossidante, impedendo la penetrazione dei gas; raccoglie e conduce la corrente, garantendo un'elevata conduttività; il canale di flusso, progettato e lavorato in modo da distribuire uniformemente il gas allo strato di reazione dell'elettrodo per la reazione elettrochimica. Esistono diversi processi di laminazione per le piastre bipolari in grafite.
1. Metodo di laminazione di lamiere multistrato:
Il processo di funzionamento della macchina per laminazione continua multistrato: il compensato viene estratto dalla barra di avvolgimento, l'adesivo su entrambi i lati passa attraverso il rullo di rivestimento del legante, il rullo di avvolgimento e il compensato vengono combinati per formare una lastra a tre strati, e lo spazio tra i rulli viene laminato fino a raggiungere un determinato spessore. Successivamente, il materiale viene alimentato in un riscaldatore per riscaldare e asciugare. Attraverso il controllo dello spessore, viene laminato e regolato per raggiungere la dimensione specificata, quindi inviato al dispositivo di cottura per la cottura. Quando il legante è carbonizzato, il materiale viene infine pressato nella forma desiderata con un rullo di pressione.
Utilizzando il metodo di laminazione continua, è possibile pressare lastre di grafite flessibile con uno spessore di 0,6-2 mm, ottenendo risultati migliori rispetto alla pressa a laminazione monostrato. Tuttavia, a causa dello spessore della lastra, si verifica anche il problema della separazione degli strati, che può comprometterne l'utilizzo. Questo accade perché durante la pressatura i gas di scarico rimangono intrappolati tra gli strati, impedendo una perfetta adesione. La soluzione consiste nel risolvere il problema della fuoriuscita di gas durante il processo di pressatura.
Nella laminazione di lamiere monostrato, sebbene la piastra di pressione sia liscia, lo spessore non è eccessivo. Quando lo spessore è troppo elevato, è difficile garantirne uniformità e densità. Per realizzare lamiere spesse, si sovrappongono e si pressano pannelli multistrato compositi. Tra ogni due strati viene aggiunto un legante e si procede alla laminazione. Dopo la formatura, il materiale viene riscaldato per carbonizzare e indurire il legante. Il metodo di laminazione di lamiere multistrato viene eseguito su una macchina di laminazione continua multistrato.
2. Metodo di laminazione continua di lamiere monostrato:
La struttura del rullo è composta da: (1) tramoggia per la vite senza fine in grafite; (2) dispositivo di alimentazione vibrante; (3) nastro trasportatore; (4) quattro rulli di pressione; (5) una coppia di riscaldatori; (6) rullo per il controllo dello spessore del foglio; rulli per goffratura o modellatura; (8) e rullo; (9) lama di taglio; (10) rullo del prodotto finito.
Questo metodo di laminazione permette di pressare la grafite flessibile in fogli senza l'utilizzo di alcun legante, e l'intero processo viene eseguito su attrezzature speciali dotate di rulli.
Processo di lavorazione: la grafite ad alta purezza entra nel dispositivo di alimentazione dalla tramoggia e cade sul nastro trasportatore. Dopo la laminazione a rulli, si forma uno strato di materiale di un determinato spessore. Il dispositivo di riscaldamento genera un riscaldamento ad alta temperatura per rimuovere il gas residuo nello strato di materiale e per espandere un'ultima volta la grafite non espansa. Successivamente, il materiale inizialmente formato viene alimentato al rullo che controlla lo spessore e viene nuovamente compresso secondo lo spessore specificato, al fine di ottenere una piastra piana con spessore uniforme e una determinata densità. Infine, dopo il taglio con la taglierina, il cilindro finito viene arrotolato.
Quanto sopra descrive il processo di stampaggio a rulli della piastra bipolare in grafite; spero che vi sia d'aiuto. Inoltre, i materiali carboniosi includono grafite, materiali in carbonio stampati e grafite espansa (flessibile). Le piastre bipolari convenzionali sono realizzate in grafite densa e lavorate meccanicamente per creare i canali di flusso del gas. La piastra bipolare in grafite presenta proprietà chimiche stabili e una bassa resistenza di contatto con l'MEA.
Data di pubblicazione: 23 ottobre 2023