Kokie yra bipolinių plokščių tipai?

Kuro elementų pagrindiniuose komponentuose bipolinės plokštės atlieka labai svarbų vaidmenį. Jos ne tik praleidžia elektros srovę, bet ir atskiria atskirus elementų blokus, paskirsto dujas ir išsklaido šilumą. Nuolat tobulėjant kuro elementų technologijai, bipolinių plokščių medžiagų įvairovė taip pat paįvairėjo ir jas galima rasti tokiose srityse kaip elektrolizeriai ir srauto baterijos. Įprastos bipolinių plokščių medžiagos yra metalai, grafitas ir kompozicinis grafitas, kurių kiekvienas turi savo unikalių privalumų ir trūkumų ir tinka skirtingiems taikymo scenarijams.

1.Metalinė bipolinė plokštė

Metalinės bipolinės plokštės yra vienos iš pirmųjų medžiagų, naudotų kuro elementuose. Įprastos metalinės medžiagos yra nerūdijantis plienas, titano lydiniai ir aliuminio lydiniai. Šie metalai pasižymi puikiu mechaniniu stiprumu ir elektriniu laidumu, todėl jie buvo plačiai naudojami ankstyvosiose kuro elementų taikymo srityse.

Privalumai

• Didelis laidumas: Metalinės medžiagos pasižymi puikiu elektros laidumu, kuris padeda pagerinti bendrą kuro elementų efektyvumą.
• Didelis mechaninis stiprumas: metalinės bipolinės plokštės pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu, todėl jos gali atlaikyti didesnį slėgį ir išorinius smūgius, todėl jos tinka didelio masto pritaikymams.
• Geras apdorojimas: metalines medžiagas galima lengvai formuoti štampuojant, pjaustant lazeriu ir kitais gamybos procesais, todėl sumažėja sąnaudos ir padidėja gamybos efektyvumas.

Trūkumai

• Prastas atsparumas korozijai: Metalai yra linkę į koroziją elektrocheminių reakcijų metu, ypač ilgai veikiant vandenilio ir deguonies aplinkai. Tai gali sukelti paviršiaus oksidaciją ir degradaciją, taip sutrumpinant jų tarnavimo laiką.
• Didesnė kaina: Didelio našumo metalai, tokie kaip nerūdijantis plienas ir titano lydiniai, yra brangūs. Be to, antikorozinių paviršiaus apdorojimo poreikis dar labiau padidina gamybos sąnaudas.
• Didesnis svoris: Palyginti su kitomis medžiagomis, metalinės bipolinės plokštės yra sunkesnės, o tai gali būti apribojimas svoriui jautriose srityse (pvz., automobilių pramonėje).

Programos
Metalinės bipolinės plokštės paprastai naudojamos kuro elementų sistemose, kurioms reikalingas didelis stiprumas ir didelė galia. Pavyzdžiui, didelio masto kuro elementų energijos gamybos sistemose arba didelės galios pramoninėje įrangoje metalinės bipolinės plokštės yra plačiai naudojamos dėl puikaus stiprumo ir ilgaamžiškumo.

2. Grafito bipolinė plokštė

Grafito bipolinės plokštėsyra viena iš plačiausiai naudojamų medžiagų kuro elementuose. Pats grafitas pasižymi puikiu elektriniu laidumu, atsparumu korozijai ir stabilumu aukštoje temperatūroje. Tobulėjant grafito apdorojimo technologijoms, grafito bipolinės plokštės pamažu tapo dominuojančiomis kuro elementų taikymuose.

Privalumai

• Puikus atsparumas korozijai: Grafitas pasižymi išskirtiniu atsparumu vandeniliui, deguoniui ir rūgštinei aplinkai, todėl grafito bipolinės plokštės ilgą laiką išlieka stabilios.
• Mažas svoris: Dėl mažo grafito tankio grafito bipolinės plokštės yra lengvos, todėl idealiai tinka svoriui jautrioms reikmėms, tokioms kaip kuro elementais varomos elektrinės transporto priemonės (FCEV).
• Didelis laidumas: Geresnis grafito elektrinis laidumas prisideda prie geresnio bendro akumuliatoriaus efektyvumo.

Trūkumai

• Trapumas: Grafitas yra gana trapus ir trūksta tvirtumo, todėl jis linkęs įtrūkti esant aukštam slėgiui arba stipriai vibracijai.
• Sudėtingas apdirbimas: Nors grafitas yra apdirbamas, grafito bipolinių plokščių gamybai reikalingas didelis tikslumas, kurį sunku kontroliuoti. Be to, tepalų naudojimas gamybos metu padidina sąnaudas.
• Drėgmės sugėrimas: Grafitas yra higroskopinis, o drėgmės kaupimasis gali neigiamai paveikti jo laidumą ir atsparumą korozijai, ypač drėgnoje aplinkoje.

‌Paraiškos‌

Grafito bipolinės plokštės dažniausiai naudojamos mažo ir vidutinio masto kuro elementų sistemose, ypač transporto priemonėse, tokiose kaip kuro elementais varomos elektrinės transporto priemonės (FCEV). Dėl lengvo svorio ir atsparumo korozijai jos labai tinka šiems atvejams.

3. Kompozitinė grafito bipolinė plokštė

Kompozitinės grafito bipolinės plokštės yra naujo tipo kompozicinė medžiaga, suformuota sujungiant grafitą su kitomis medžiagomis (pvz., dervomis ir anglies pluoštu). Kompozitinio grafito privalumas yra tas, kad jis išlaiko grafito privalumus, tuo pačiu kompensuodamas jo trapumą ir apdorojimo iššūkius pridedant kitų medžiagų.

Privalumai

• Padidintas mechaninis stiprumas: Įtraukdamas kitas medžiagas, kompozicinis grafitas pagerina žaliavų mechaninį stiprumą, sumažina grafito trapumą ir lūžių riziką.
• Puikus atsparumas korozijai: Kompozitinis grafitas išlaiko puikų grafito atsparumą korozijai, todėl idealiai tinka ilgalaikiam rūgštinės aplinkos poveikiui.
• Mažesnis svoris ir kaina: Dėl mažesnio svorio ir kontroliuojamų gamybos sąnaudų kompozicinis grafitas pasižymi geresniu ekonomiškumu nei metalinės medžiagos.

Trūkumai

• Sudėtingas apdorojimas: Nepaisant našumo pranašumų, kompozicinio grafito gamybai reikalingos pažangios technologijos, o užtikrinti medžiagos vienodumą išlieka sudėtinga, o tai gali turėti įtakos dvipolių plokščių stabilumui.
• Šiek tiek sumažėjęs laidumas: Pridėjus kitų medžiagų, bendras laidumas gali šiek tiek sumažėti, o tai turi įtakos kuro elementų efektyvumui, palyginti su grynu grafitu.

‌Paraiškos‌
Kompozitinės grafito bipolinės plokštės plačiai naudojamos kuro elementų sistemose, kurioms reikalingas didelis mechaninis stiprumas ir ilgas tarnavimo laikas, ypač transporte, nešiojamose energijos gamybos ir atsarginėse energijos sistemose. Nuolat tobulėjant technologijoms, jų taikymo galimybės sparčiai plečiasi.