Графитті биполярлы пластина дегеніміз не?

Графиттік биполярлы тақтаәдетте жоғары таза графит материалдарынан жасалған отын элементтері мен электролизерлер сияқты электрохимиялық жабдықта қолданылатын негізгі компонент болып табылады. Ол электрохимиялық реакцияларда маңызды рөл атқарады, негізінен ток өткізу, реакциялық газдарды (мысалы, сутегі мен оттегі) бөлу және реакция аймақтарын бөлу үшін қолданылады. Оның екі жағы көршілес бір ұяшықтардың аноды мен катодымен байланысып, «биполярлы» құрылымды құрайтындықтан (бір жағы - анодтық ағынның өрісі, ал екінші жағы - катод ағынының өрісі) ол биполярлық пластина деп аталады.

Графитті биполярлы пластинаның құрылымы

Графиттік биполярлы тақталар әдетте келесі бөліктерден тұрады:
1. Ағын өрісі: Биполярлық пластинаның беті реакциялық газды (сутегі, оттегі немесе ауа сияқты) біркелкі тарату және пайда болған суды шығару үшін күрделі ағындық өріс құрылымымен жасалған.

2. Өткізгіш қабат: Графит материалының өзі жақсы өткізгіштікке ие және токты тиімді өткізе алады.

3. Тығыздау аймағы: Биполярлы пластиналардың жиектері әдетте газдың ағуын және сұйықтықтың өтуін болдырмау үшін тығыздағыш құрылымдармен жасалған.

4. Салқындату арналары (қосымша): Кейбір жоғары өнімді қолданбаларда салқындату арналары жабдықтың жұмыс температурасын реттеу үшін биполярлы тақталардың ішінде жобалануы мүмкін.

Графитті биполярлы пластиналардың функциялары

1. Өткізгіштік функция:

Электрохимиялық жабдықтың электроды ретінде биполярлық пластина электр энергиясын тиімді шығаруды қамтамасыз ету үшін ток жинауға және өткізуге жауап береді.
2. Газ тарату:

Ағын арнасының дизайны арқылы биполярлық пластина реакция газын катализатор қабатына біркелкі таратады, бұл электрохимиялық реакцияға ықпал етеді.
3. Реакция аймақтарын бөлу:

Жанармай ұяшығында немесе электролизерде биполярлы плиталар газдардың араласуын болдырмайтын анод пен катод аймақтарын бөледі.
4. Жылу бөлу және дренаж:

Биполярлы тақталар жабдықтың жұмыс температурасын реттеуге және реакция нәтижесінде пайда болатын суды немесе басқа жанама өнімдерді шығаруға көмектеседі.
5. Механикалық қамтамасыз ету:

Биполярлы плиталар мембраналық электродты құрылымдық қолдауды қамтамасыз етеді, жабдықтың тұрақтылығы мен ұзақ мерзімділігін қамтамасыз етеді.

Неліктен биполярлы пластина ретінде графитті таңдау керек?

Графитті биполярлы пластиналардың материалдық қасиеттері
●Жоғары өткізгіштік:

Графиттің массалық кедергісі 10-15μΩ.см (100-200 μΩ·см жақсырақ)металл биполярлы пластина).

●Коррозияға төзімділік:

Жанармай жасушаларының қышқылдық ортасында коррозия дерлік жоқ (рН 2-3) және қызмет ету мерзімі 20 000 сағаттан астамға жетуі мүмкін.

●Жеңіл салмақ:

Тығыздық шамамен 1,8 г/см3 (металл биполярлы пластина үшін 7-8 г/см3) құрайды, бұл көлік құралдарын қолдануда салмақты азайту үшін тиімді.

●Газ тосқауылының қасиеті:

Графиттің тығыз құрылымы сутегінің енуін тиімді болдырмайды және жоғары қауіпсіздікке ие.

●Оңай өңдеу:

Графит материалын өңдеу оңай және күрделі ағын арналарының конструкциялары мен өлшемдерін қажеттіліктерге сәйкес реттей алады.

Графитті биполярлы тақталар қалай жасалады?

Өндіріс процесіграфиттік биполярлы тақтамыналарды қамтиды:
●Шикізатты дайындау:

Тазалығы жоғары (>99,9%) табиғи графитті немесе жасанды графит ұнтағын пайдаланыңыз.

Механикалық беріктігін арттыру үшін байланыстырғыш ретінде шайырды (фенолды шайыр сияқты) қосыңыз.

●Компрессиялық қалыптау:

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

●Графитизацияны емдеу:

Инертті атмосферада 2500-3000℃ дейін қыздыру көміртекті емес элементтердің ұшып кетуіне және тығыз графит құрылымының пайда болуына әкеледі.

●Жүгіруді өңдеу:

Серпентинді, параллельді немесе аралық каналдарды (тереңдігі 0,5-1 мм) кесу үшін CNC машиналарын немесе лазерлерді пайдаланыңыз.

●Беттік өңдеу:

Шайырмен немесе металмен (мысалы, алтын, титан) жабынмен сіңдіру жанасуға төзімділікті төмендетеді және тозуға төзімділікті жақсартады.

Графитті биполярлы пластиналардың қолданылуы қандай?

1. Отын ұяшығы:

- протон алмасу мембраналық отын ұяшығы (PEMFC)

- Қатты оксидті отын ұяшығы (SOFC)

- тікелей метанол отын ұяшығы (DMFC)

2. Электролизер:

- су электролизі арқылы сутегін алу

- хлор-сілті өнеркәсібі

3. Энергияны сақтау жүйесі:

- Ағынды батарея

4. Химия өнеркәсібі:

- электрохимиялық реактор

5. Зертханалық зерттеулер:

- Отын элементтері мен электролизерлердің тәжірибелік үлгілерін жасау және сынау

Қорытындылау

Графитті биполярлы тақталаротын элементтері мен электролизерлер сияқты электрохимиялық жабдықтың негізгі құрамдас бөліктері болып табылады және өткізгіштік, газ тарату және реакция аймақтарын бөлу сияқты көптеген функцияларға ие. Таза энергия технологиясының дамуымен графиттік биполярлы тақталар жаңа энергия көліктерінде, энергия сақтау жүйелерінде, химиялық сутегі өндірісінде және басқа салаларда көбірек қолданылады.