Графит биполярлы пластина дегеніміз не?

Графит биполярлы пластинаотын элементтері мен электролизерлер сияқты электрохимиялық жабдықтарда қолданылатын негізгі компонент болып табылады, әдетте жоғары тазалықтағы графит материалдарынан жасалады. Ол электрохимиялық реакцияларда маңызды рөл атқарады, негізінен ток өткізу, реакция газдарын (мысалы, сутегі мен оттегі) тарату және реакция аймақтарын бөлу үшін қолданылады. Оның екі жағы көршілес жеке элементтердің анодымен және катодымен жанасып, «биполярлық» құрылым түзетіндіктен (бір жағы анод ағынының өрісі, ал екінші жағы катод ағынының өрісі), ол биполярлық пластина деп аталады.

Графит биполярлық пластинасының құрылымы

Графит биполярлы пластиналар әдетте келесі бөліктерден тұрады:
1. Ағын өрісіБиполярлық пластинаның беті реакция газын (мысалы, сутегі, оттегі немесе ауа) біркелкі тарату және пайда болған суды шығару үшін күрделі ағын өрісінің құрылымымен жасалған.

2. Өткізгіш қабатГрафит материалының өзі жақсы өткізгіштікке ие және токты тиімді өткізе алады.

3. Тығыздау аймағыБиполярлы пластиналардың шеттері әдетте газдың ағып кетуіне және сұйықтықтың енуіне жол бермеу үшін тығыздағыш құрылымдармен жасалған.

4. Салқындату арналары (міндетті емес)Кейбір жоғары өнімді қолданбаларда жабдықтың жұмыс температурасын реттеу үшін биполярлы пластиналардың ішінде салқындату арналары жасалуы мүмкін.

Графит биполярлы пластиналарының функциялары

1. Өткізгіштік функция:

Электрохимиялық жабдықтың электроды ретінде биполярлық пластина электр энергиясының тиімді шығуын қамтамасыз ету үшін ток жинауға және өткізуге жауапты.
2. Газды тарату:

Ағын арнасын жобалау арқылы биполярлық пластина реакция газын катализатор қабатына біркелкі таратады, бұл электрохимиялық реакцияны ілгерілетеді.
3. Реакция аймақтарын бөлу:

Отын ұяшығында немесе электролизерде биполярлы пластиналар анод пен катод аймақтарын бөліп, газдардың араласуына жол бермейді.
4. Жылудың таралуы және дренажы:

Биполярлық пластиналар жабдықтың жұмыс температурасын реттеуге және реакция нәтижесінде пайда болған суды немесе басқа қосалқы өнімдерді шығаруға көмектеседі.
5. Механикалық тірек:

Биполярлық пластиналар мембраналық электродқа құрылымдық тірек береді, жабдықтың тұрақтылығы мен беріктігін қамтамасыз етеді.

Неліктен графитті биполярлық пластина материалы ретінде таңдау керек?

Графит биполярлық пластиналарының материалдық қасиеттері
●Жоғары өткізгіштік:

Графиттің көлемдік кедергісі 10-15 мкΩ.см-ге дейін төмен (100-200 мкΩ·см-ден жақсырақ).металл биполярлы пластина).

●Коррозияға төзімділік:

Отын элементтерінің қышқыл ортасында (рН 2-3) коррозияға ұшырамайды, ал қызмет ету мерзімі 20 000 сағаттан асады.

●Жеңіл:

Тығыздығы шамамен 1,8 г/см3 (металл биполярлы пластина үшін 7-8 г/см3), бұл көлік құралдарында салмақты азайту үшін пайдалы.

●Газ тосқауылының қасиеті:

Графиттің тығыз құрылымы сутектің енуіне тиімді түрде кедергі келтіреді және жоғары қауіпсіздікке ие.

●Оңай өңдеу:

Графит материалын өңдеу оңай және күрделі ағынды арналардың дизайнын және өлшемдерін қажеттіліктерге сәйкес реттей алады.

Графит биполярлы пластиналар қалай жасалады?

Өндіріс процесіграфит биполярлық пластинасымыналарды қамтиды:
●Шикізатты дайындау:

Жоғары тазалықтағы (>99,9%) табиғи графит немесе жасанды графит ұнтағын пайдаланыңыз.

Механикалық беріктікті арттыру үшін байланыстырушы зат ретінде шайыр (мысалы, фенол шайыры) қосыңыз.

●Сығымдау арқылы қалыптау:

Аралас материал қалыпқа құйылады және жоғары температурада (200-300℃) және жоғары қысымда (>100 МПа) престеледі.

●Графиттеу әдісімен өңдеу:

Инертті атмосферада 2500-3000℃ дейін қыздыру көміртекті емес элементтердің ұшып кетуіне және тығыз графит құрылымын түзуіне әкеледі.

●Жүгірушіні өңдеу:

Серпентинді, параллель немесе аралық сандық арналарды (тереңдігі 0,5-1 мм) ойып алу үшін CNC станоктарын немесе лазерлерді пайдаланыңыз.

●Беттік өңдеу:

Шайырмен немесе металлмен (мысалы, алтын, титан) жабынмен сіңдіру жанасу кедергісін азайтады және тозуға төзімділікті жақсартады.

Графит биполярлы пластиналарының қолданылуы қандай?

1. Отын ұяшығы:

- Протон алмасу мембраналық отын элементі (PEMFC)

- Қатты оксидті отын элементі (SOFC)

- Тікелей метанол отын элементі (DMFC)

2. Электролизер:

- Су электролизі арқылы сутегі өндірісі

- Хлор-сілті өнеркәсібі

3. Энергия сақтау жүйесі:

- Ағынды батарея

4. Химия өнеркәсібі:

- Электрохимиялық реактор

5. Зертханалық зерттеулер:

- Отын элементтері мен электролизерлердің прототиптерін әзірлеу және сынау

Қорытындылау

Графит биполярлы пластиналаротын элементтері мен электролизерлер сияқты электрохимиялық жабдықтардың негізгі компоненттері болып табылады және өткізгіштік, газды бөлу және реакция аймақтарын бөлу сияқты көптеген функцияларға ие. Таза энергия технологиясының дамуымен графит биполярлы пластиналар жаңа энергия көліктерінде, энергия сақтау жүйелерінде, химиялық сутегі өндірісінде және басқа да салаларда барған сайын кеңінен қолданылуда.