Што е графитна биполарна плоча?

Графитна биполарна плочае клучна компонента што се користи во електрохемиската опрема како што се горивните ќелии и електролизерите, обично направени од графитни материјали со висока чистота. Игра витална улога во електрохемиските реакции, главно се користи за спроведување струја, дистрибуција на реакциски гасови (како што се водород и кислород) и одделување на реакциските области. Бидејќи нејзините две страни се во контакт со анодата и катодата на соседните единечни ќелии, формирајќи „биполарна“ структура (едната страна е полето на проток на анодата, а другата страна е полето на проток на катодата), се нарекува биполарна плоча.

Структурата на графитната биполарна плоча

Графитните биполарни плочи обично се состојат од следниве делови:
1. Поле на протокПовршината на биполарната плоча е дизајнирана со комплексна структура на проточно поле за рамномерно распределување на реакцискиот гас (како што се водород, кислород или воздух) и испуштање на генерираната вода.

2. Проводен слојСамиот графитен материјал има добра спроводливост и може ефикасно да спроведува струја.

3. Област за запечатувањеРабовите на биполарните плочи обично се дизајнирани со заптивни структури за да се спречи истекување на гас и пенетрација на течности.

4. Канали за ладење (опционално)Во некои апликации со високи перформанси, каналите за ладење може да бидат дизајнирани во внатрешноста на биполарните плочи за да се регулира работната температура на опремата.

Функции на графитни биполарни плочи

1. Спроводлива функција:

Како електрода на електрохемиска опрема, биполарната плоча е одговорна за собирање и спроведување на струја за да се обезбеди ефикасно производство на електрична енергија.
2. Дистрибуција на гас:

Преку дизајнот на проточниот канал, биполарната плоча рамномерно го распределува реакцискиот гас до катализаторскиот слој, промовирајќи ја електрохемиската реакција.
3. Раздвојување на реакциските зони:

Во горивна ќелија или електролизер, биполарните плочи ги одделуваат анодните и катодните области, спречувајќи мешање на гасовите.
4. Дисипација на топлина и дренажа:

Биполарните плочи помагаат во регулирањето на работната температура на опремата и исфрлањето на водата или другите нуспроизводи генерирани од реакцијата.
5. Механичка потпора:

Биполарните плочи обезбедуваат структурна поддршка за мембранската електрода, обезбедувајќи стабилност и издржливост на опремата.

Зошто да се избере графит како материјал за биполарни плочи?

Материјални својства на графитни биполарни плочи
●Висока спроводливост:

Отпорноста на графитот во волумен е ниска, само 10-15 μΩ.cm (подобро од 100-200 μΩ·cm одметална биполарна плоча) .

●Отпорност на корозија:

Речиси и да нема корозија во киселата средина на горивните ќелии (pH 2-3), а работниот век може да достигне повеќе од 20.000 часа.

●Лесен:

Густината е околу 1,8 g/cm3 (7-8 g/cm3 за метална биполарна плоча), што е корисно за намалување на тежината во возилата.

●Својство на гасна бариера:

Густата структура на графитот може ефикасно да спречи пенетрација на водород и има висока безбедност.

●Лесна обработка:

Графитниот материјал е лесен за обработка и може да ги прилагоди сложените дизајни и големини на каналите за проток според потребите.

Како се произведуваат графитни биполарни плочи?

Процесот на производство награфитна биполарна плочавклучува следново:
●Подготовка на суровини:

Користете природен графит со висока чистота (>99,9%) или вештачки графитен прав.

Додадете смола (како што е фенолна смола) како врзивно средство за да ја зголемите механичката цврстина.

●Компресивно лиење:

Мешаниот материјал се вбризгува во калап и се притиска под висока температура (200-300℃) и висок притисок (>100 MPa).

●Третман на графитизација:

Загревањето на 2500-3000℃ во инертна атмосфера предизвикува нејаглеродните елементи да испарат и да формираат густа графитна структура.

●Обработка на тркач:

Користете CNC машини или ласери за издлабување на серпентински, паралелни или меѓусебно поврзани канали (длабочина 0,5-1 мм).

●Површинска обработка:

Импрегнацијата со смола или метал (како што се злато, титаниум) го намалува отпорот на контакт и ја подобрува отпорноста на абење.

Кои се примените на графитните биполарни плочи?

1. Горивни ќелии:

- Протонска размена на мембрана за гориво (PEMFC)

- Цврста оксидна горивна ќелија (SOFC)

- Директен метанолен горивен ќели (DMFC)

2. Електролизатор:

- Производство на водород со електролиза на вода

- Хлор-алкална индустрија

3. Систем за складирање на енергија:

- Батерија на проток

4. Хемиска индустрија:

- Електрохемиски реактор

5. Лабораториски истражувања:

- Развој на прототипови и тестирање на горивни ќелии и електролизери

Резимира

Графитни биполарни плочисе основни компоненти на електрохемиската опрема како што се горивните ќелии и електролизерите, и имаат повеќекратни функции како што се спроводливост, дистрибуција на гас и одвојување на реакционите области. Со развојот на технологијата за чиста енергија, графитните биполарни плочи се повеќе се користат во возила за нова енергија, системи за складирање на енергија, производство на хемиски водород и други области.