グラファイトバイポーラプレート燃料電池や電解装置などの電気化学機器に使用される主要部品であり、通常は高純度グラファイト材料で作られています。電気化学反応において重要な役割を果たし、主に電流の伝導、反応ガス（水素や酸素など）の分配、反応領域の分離に使用されます。両面が隣接する単セルの陽極と陰極に接触し、「双極」構造（片面が陽極流路、もう片面が陰極流路）を形成するため、バイポーラプレートと呼ばれます。
グラファイトバイポーラプレートの構造
グラファイトバイポーラプレートは通常、次の部品で構成されます。
1. フローフィールドバイポーラプレートの表面は複雑な流路構造で設計されており、反応ガス（水素、酸素、空気など）を均一に分散し、生成された水を排出します。
2. 導電層: グラファイト素材自体は導電性に優れており、電流を効率的に伝導できます。
3. シーリングエリアバイポーラプレートのエッジは通常、ガス漏れや液体の浸入を防ぐためのシーリング構造で設計されています。
4. 冷却チャネル（オプション）一部の高性能アプリケーションでは、機器の動作温度を調節するために、バイポーラ プレート内に冷却チャネルが設計される場合があります。
グラファイトバイポーラプレートの機能
1. 伝導機能：
バイポーラプレートは電気化学機器の電極として、電流を収集および伝導して電気エネルギーを効率的に出力するための役割を果たします。
2. ガスの分配：
流路設計により、バイポーラプレートは反応ガスを触媒層に均等に分配し、電気化学反応を促進します。
3. 反応ゾーンの分離：
燃料電池または電解装置では、バイポーラプレートが陽極領域と陰極領域を分離し、ガスの混合を防止します。
4. 放熱と排水：
バイポーラプレートは、機器の動作温度を調節し、反応によって生成された水やその他の副産物を排出するのに役立ちます。
5. 機械的サポート：
バイポーラプレートは膜電極に構造的なサポートを提供し、機器の安定性と耐久性を確保します。
バイポーラプレートの材料としてグラファイトを選択する理由は何ですか?
グラファイトバイポーラプレートの材料特性
●高い導電性：
グラファイトのバルク抵抗率は10～15μΩ・cmと低く（グラファイトの100～200μΩ・cmよりも優れている）、金属バイポーラプレート) 。
●耐食性：
燃料電池の酸性環境（pH 2〜3）でも腐食がほとんどなく、耐用年数は20,000時間以上に達します。
●軽量：
密度は約 1.8 g/cm3 (金属バイポーラプレートの場合は 7～8 g/cm3) で、車両用途での軽量化に役立ちます。
●ガスバリア性：
グラファイトの緻密な構造は水素の浸透を効果的に防ぎ、高い安全性を備えています。
●簡単な処理：
グラファイト素材は加工が容易で、複雑な流路の設計やサイズをニーズに応じてカスタマイズできます。
グラファイトバイポーラプレートはどのように製造されるのでしょうか?
生産プロセスグラファイトバイポーラプレート以下が含まれます。
●原材料の準備：
高純度（>99.9%）の天然グラファイトまたは人造グラファイト粉末を使用します。
機械的強度を高めるために、バインダーとして樹脂（フェノール樹脂など）を添加します。
●圧縮成形：
混合された材料は金型に注入され、高温（200〜300℃）および高圧（> 100 MPa）下でプレスされます。
●黒鉛化処理：
不活性雰囲気中で2500～3000℃に加熱すると、非炭素元素が揮発し、高密度のグラファイト構造が形成されます。
●ランナー処理：
CNC マシンまたはレーザーを使用して、蛇行したチャネル、平行なチャネル、または噛み合ったチャネル (深さ 0.5 ～ 1 mm) を彫ります。
●表面処理：
樹脂や金属（金、チタンなど）コーティングを含浸させることで接触抵抗が低減し、耐摩耗性が向上します。
グラファイトバイポーラプレートの用途は何ですか?
1. 燃料電池：
- プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）
- 固体酸化物燃料電池（SOFC）
- 直接メタノール燃料電池（DMFC）
2. 電解装置：
- 水の電気分解による水素製造
- 塩素アルカリ産業
3. エネルギー貯蔵システム：
- フロー電池
4. 化学産業：
- 電気化学リアクター
5. 実験室研究：
- 燃料電池および電解装置のプロトタイプ開発および試験
要約する
グラファイトバイポーラプレートグラファイトセパレータは、燃料電池や電解装置などの電気化学機器の中核部品であり、導電性、ガス分配、反応領域の分離など、多様な機能を備えています。クリーンエネルギー技術の発展に伴い、グラファイトセパレータは、新エネルギー車、エネルギー貯蔵システム、化学水素製造などの分野でますます利用されています。
投稿日時: 2025年3月31日