ഇന്ധന സെല്ലുകളിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു?

I. വ്യവസായ വളർച്ചയിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ കേന്ദ്ര പങ്ക്.

"ഡ്യുവൽ കാർബൺ" ലക്ഷ്യങ്ങളുടെയും ഹൈഡ്രജൻ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വികസനത്തിന്റെയും പശ്ചാത്തലത്തിൽ, ഇന്ധന സെല്ലുകൾ (പ്രത്യേകിച്ച് PEM ഇന്ധന സെല്ലുകൾ) പ്രകടന ഘട്ടത്തിൽ നിന്ന് വലിയ തോതിലുള്ള പ്രയോഗത്തിലേക്ക് മാറുകയാണ്. പാസഞ്ചർ വാഹനങ്ങളിൽ നിന്ന് വിതരണം ചെയ്ത വൈദ്യുതി ഉൽ‌പാദന സംവിധാനങ്ങളിലേക്ക്, സിസ്റ്റത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത, ആയുസ്സ്, ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെ വില എന്നിവ വ്യവസായ മത്സരത്തിന്റെ പ്രധാന സൂചകങ്ങളായി മാറുകയാണ്.

ഈ സിസ്റ്റത്തിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് വെറുമൊരു "സഹായ ഘടകം" മാത്രമല്ല, ഇന്ധന സെൽ സ്റ്റാക്കിന്റെ പ്രകടനം നിർണ്ണയിക്കുന്ന പ്രധാന പ്രവർത്തന ഘടകങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്. ഒരു ഇന്ധന സെൽ സ്റ്റാക്കിന്റെ ഭാരത്തിന്റെ ഏകദേശം 60–80% ഉം ചെലവിന്റെ 40–50% ഉം ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ വഹിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഗവേഷണങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു; അവയുടെ രൂപകൽപ്പനയും മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പും സിസ്റ്റത്തിന്റെ പവർ സാന്ദ്രത, ഈട്, നിർമ്മാണ ചെലവുകൾ എന്നിവയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.

ഒരു പ്രവർത്തന സംവിധാന വീക്ഷണകോണിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ "നിലവിലെ ചാലകം, വാതക വിതരണം, താപ മാനേജ്മെന്റ്, ഘടനാപരമായ പിന്തുണ" എന്നിവയുൾപ്പെടെ ഒന്നിലധികം പ്രവർത്തനങ്ങൾ സംയോജിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെ സ്ഥിരവും തുടർച്ചയായതുമായ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതികരണം കൈവരിക്കുന്നു - അവയെ സ്റ്റാക്കിനുള്ളിലെ യഥാർത്ഥ "മൾട്ടി-ഫിസിക്സ് കപ്ലിംഗ് കോർ ഘടകം" ആക്കുന്നു.

II. ഇന്ധന സെല്ലുകളിലെ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ പങ്കും പ്രവർത്തന തത്വങ്ങളും. 

ഒരു സാധാരണ പ്രോട്ടോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രൻ ഇന്ധന സെല്ലിൽ (PEMFC), മെംബ്രൻ ഇലക്ട്രോഡ് അസംബ്ലിയുടെ (MEA) ഇരുവശത്തും ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു, ഇത് സീരീസ്-കണക്റ്റഡ് ഇന്ധന സെൽ യൂണിറ്റുകളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങളെ അവയുടെ ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ഘടനയിലൂടെ സംയോജിപ്പിക്കുന്നു.

താഴെപ്പറയുന്ന നാല് സംയോജിത പ്രക്രിയകളിലൂടെ അതിന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയും:

ആദ്യത്തേത് വൈദ്യുത പ്രവാഹ ശേഖരണവും ചാലക സംവിധാനവുമാണ്. ഇന്ധന സെൽ പ്രതിപ്രവർത്തന സമയത്ത്, ഹൈഡ്രജൻ ആനോഡിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ നഷ്ടപ്പെടുന്നു, ഈ ഇലക്ട്രോണുകൾ ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ വൈദ്യുതിയായി പുറത്തുവിടുന്നു. ഒരു സെല്ലിൽ നിന്ന് അടുത്ത സെല്ലിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളെ നയിക്കുന്നതിന് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് ഉത്തരവാദിയാണ്. ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ആന്തരിക വൈദ്യുതചാലകത 10⁴ S/cm എന്ന ക്രമത്തിൽ എത്താൻ കഴിയും, ഇത് ഓമിക് നഷ്ടങ്ങൾ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും അതുവഴി സിസ്റ്റം കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

രണ്ടാമത്തേത് റിയാക്ടന്റ് ട്രാൻസ്പോർട്ടിന്റെയും ഫ്ലോ ഫീൽഡ് നിയന്ത്രണത്തിന്റെയും സംവിധാനമാണ്. ഹൈഡ്രജനും വായുവും ഏകതാനമായി വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനും പ്രതിപ്രവർത്തനം വഴി ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ജലം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുമായി ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് ഉപരിതലം കൃത്യമായ ഫ്ലോ ചാനലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് മെഷീൻ ചെയ്തിരിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരു വാതക-ദ്രാവക രണ്ട്-ഘട്ട പ്രവാഹ നിയന്ത്രണ പ്രശ്നമാണ്, കൂടാതെ അതിന്റെ രൂപകൽപ്പന മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ കാര്യക്ഷമതയെയും ബാറ്ററി പ്രകടന സ്ഥിരതയെയും നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.

മൂന്നാമത്തേത് താപ മാനേജ്മെന്റ് സംവിധാനമാണ്. പ്രവർത്തന സമയത്ത് ഇന്ധന സെല്ലുകൾ താപം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു; ഈ താപം ഫലപ്രദമായി ഇല്ലാതാക്കാൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിൽ, അത് പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച ഹോട്ട് സ്പോട്ടുകളിലേക്ക് നയിക്കുകയും മെംബ്രൻ ഇലക്ട്രോഡ് വാർദ്ധക്യത്തെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും. ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ മികച്ച താപ ചാലകത, തലത്തിനുള്ളിൽ താപം വേഗത്തിലും ഏകീകൃതമായും വിതരണം ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അതുവഴി സ്റ്റാക്കിനുള്ളിൽ ഒരു സ്ഥിരമായ താപനില ഫീൽഡ് നിലനിർത്തുന്നു.

അവസാനമായി, സീലിംഗ്, ഐസൊലേഷൻ സംവിധാനം ഉണ്ട്. ഘടനാപരമായ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെയും ഏകോപിതമായ സീലിംഗ് സംവിധാനത്തിലൂടെയും, ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് ഹൈഡ്രജനും ഓക്സിജനും തമ്മിലുള്ള കർശനമായ വേർതിരിവ് ഉറപ്പാക്കുന്നു, ഇത് വാതക ക്രോസ്-മലിനീകരണം തടയുന്നു. ഇത് കാര്യക്ഷമതയെ മാത്രമല്ല, സിസ്റ്റത്തിന്റെ സുരക്ഷയെയും നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.

ചുരുക്കത്തിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളുടെ പ്രവർത്തന തത്വം ഒരൊറ്റ ഭൗതിക പ്രക്രിയയല്ല, മറിച്ച് വൈദ്യുത, ​​താപ, പ്രവാഹ, ഘടനാപരമായ ഘടകങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു മൾട്ടി-ഫീൽഡ് കപ്പിൾഡ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ സിനർജിസ്റ്റിക് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഫലമാണ്.

III. ഗ്രാഫൈറ്റ് എന്തുകൊണ്ട് തിരഞ്ഞെടുക്കണം: പ്രധാന ഭൗതിക ഗുണങ്ങളുടെ വിശകലനം

ഒന്നിലധികം പ്രധാന പ്രകടന മെട്രിക്സുകളിലുടനീളം സമഗ്രമായ നേട്ടങ്ങൾ ഉള്ളതിനാൽ, ചരിത്രപരമായും ഇന്നും ഗ്രാഫൈറ്റ് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് മെറ്റീരിയലായി മാറിയിരിക്കുന്നു.

വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് മികച്ച വൈദ്യുതചാലകത പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു; അതിന്റെ പാളികളുള്ള ഘടന ഇലക്ട്രോൺ ഗതാഗതത്തിന് തുടർച്ചയായ പാത നൽകുന്നു, ഇത് DOE സാങ്കേതിക സവിശേഷതകൾ പാലിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു വസ്തുവാക്കി മാറ്റുന്നു (ചാലകത > 100 S/cm).

രാസ സ്ഥിരതയുടെ കാര്യത്തിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് അസാധാരണമായ നാശന പ്രതിരോധം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെ അമ്ലത്വവും ഉയർന്ന സാധ്യതയുള്ളതുമായ അന്തരീക്ഷത്തിൽ, ലോഹ വസ്തുക്കൾ പലപ്പോഴും തുരുമ്പെടുക്കുകയും നിഷ്ക്രിയ പാളികൾ രൂപപ്പെടുത്തുകയും അതുവഴി സമ്പർക്ക പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിനു വിപരീതമായി, ഗ്രാഫൈറ്റിന് അന്തർലീനമായ രാസ നിഷ്ക്രിയത്വം ഉണ്ട്, ഇത് ദീർഘകാല സ്ഥിരതയുള്ള പ്രവർത്തനം സാധ്യമാക്കുന്നു.

താപ ഗുണങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഗ്രാഫൈറ്റിന് ഉയർന്ന താപ ചാലകതയുണ്ട്, ഇത് സ്റ്റാക്കിനുള്ളിൽ ഏകീകൃത താപനില വിതരണം കൈവരിക്കാൻ സഹായിക്കുകയും പ്രാദേശികമായി അമിതമായി ചൂടാകുന്നത് മൂലമുണ്ടാകുന്ന മെംബ്രൻ ഇലക്ട്രോഡിന് ഉണ്ടാകുന്ന കേടുപാടുകൾ തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.

കൂടാതെ, ഗ്രാഫൈറ്റ് മികച്ച വാതക തടസ്സ ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു (ഇത് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ വഴി കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും), ഹൈഡ്രജൻ, ഓക്സിജൻ പെർമിഷൻ ഫലപ്രദമായി തടയുകയും സിസ്റ്റത്തിന്റെ സമഗ്രത ഉറപ്പാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, എഞ്ചിനീയറിംഗ് വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന് നോക്കുമ്പോൾ, ഗ്രാഫൈറ്റിന് കാര്യമായ പരിമിതികളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇത് വളരെ പൊട്ടുന്നതും പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ പ്രയാസമുള്ളതുമാണ്, കൂടാതെ സാധാരണയായി നിരവധി മില്ലിമീറ്റർ (> 2–5 മില്ലീമീറ്റർ) കനം ആവശ്യമാണ്, ഇത് ഭാരം കുറഞ്ഞതും ഉയർന്ന പവർ-ഡെൻസിറ്റി സ്റ്റാക്ക് ഡിസൈനുകൾ നേടാനുള്ള ശ്രമങ്ങളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. തൽഫലമായി, സമീപ വർഷങ്ങളിൽ സംയോജിത ഗ്രാഫൈറ്റും ലോഹ ബദലുകളും ക്രമേണ ഒരു ഗവേഷണ കേന്ദ്രമായി മാറിയിരിക്കുന്നു.

IV. വ്യവസായ പ്രവണതകളും ഭാവി കാഴ്ചപ്പാടുകളും

ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെ വാണിജ്യവൽക്കരണം ത്വരിതഗതിയിലാകുമ്പോൾ, ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള പരിണാമത്തിന് വിധേയമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്, അതിന്റെ വികസനം മെറ്റീരിയലുകളുടെയും നിർമ്മാണ പുരോഗതിയുടെയും വ്യക്തമായ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ്.

ഒരു വശത്ത്, പാസഞ്ചർ വാഹനങ്ങളിലും ഉയർന്ന പവർ-ഡെൻസിറ്റി ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും, വ്യവസായം പരമ്പരാഗത ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളിൽ നിന്ന് ലോഹ ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകളിലേക്ക് (സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ, ടൈറ്റാനിയം അലോയ്കൾ പോലുള്ളവ) ക്രമേണ മാറുകയാണ്. ഈ വസ്തുക്കൾക്ക് മില്ലിമീറ്ററിൽ താഴെ കനം കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ സ്റ്റാമ്പിംഗ് പ്രക്രിയകൾ നിർമ്മാണ ചെലവ് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും അതുവഴി വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു.

മറുവശത്ത്, ഗ്രാഫൈറ്റ് കോമ്പോസിറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ ഒരു പ്രധാന പരിവർത്തന പരിഹാരമായി ഉയർന്നുവരുന്നു. റെസിനുകൾ, കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ തുടങ്ങിയ ചാലക ഫില്ലറുകൾ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ, ഈ വസ്തുക്കൾക്ക് ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകതയും നാശന പ്രതിരോധവും നിലനിർത്താനും മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്താനും പ്രോസസ്സിംഗ് ചെലവ് കുറയ്ക്കാനും കഴിയും.

അതേസമയം, നൂതന നിർമ്മാണ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ (അഡിറ്റീവ് നിർമ്മാണം പോലുള്ളവ) ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് ഫ്ലോ ചാനലുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയെ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണതയിലേക്കും കാര്യക്ഷമതയിലേക്കും നയിക്കുന്നു, അതുവഴി ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രകടനവും ഊർജ്ജ ഉപയോഗ കാര്യക്ഷമതയും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ദീർഘകാലാടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ ഇനിപ്പറയുന്ന മേഖലകളിൽ മത്സരക്ഷമതയുള്ളതായി തുടരും:

● സ്റ്റേഷണറി പവർ ജനറേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾ (ചെലവും ആയുസ്സും നിർണായക ഘടകങ്ങളായ ഇവിടെ)

● താഴ്ന്ന മുതൽ ഇടത്തരം വരെയുള്ള വൈദ്യുതി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ

● ക്ഷാര അല്ലെങ്കിൽ നിർദ്ദിഷ്ട പ്രവർത്തന അവസ്ഥ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ

ഒരു മുൻനിര ചൈനീസ് നിർമ്മാതാവും വിതരണക്കാരനും എന്ന നിലയിൽഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ, PEMFC-കൾക്കായി നിങ്‌ബോ VET എനർജി വിപുലമായ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, അവ ചെലവ് കുറഞ്ഞതും, ഉയർന്ന ചാലകതയുള്ളതും, മെക്കാനിക്കലായി കരുത്തുറ്റതുമാണ്. ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ അന്തർലീനമായ മികച്ച വൈദ്യുത, ​​താപ ചാലകത നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട്, വാതക പ്രവേശനക്ഷമതയും ഉയർന്ന ശക്തിയും കൈവരിക്കുന്നതിന് റെസിൻ-ഇംപ്രെഗ്നേറ്റഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് വസ്തുക്കളും VET എനർജി വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

കൂടുതൽ പ്രധാനമായി,VET എനർജിഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബൈപോളാർ പ്ലേറ്റ് ഡിസൈൻ ആവശ്യകതകളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു. ഫ്ലോ ചാനലുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് പ്ലേറ്റുകളുടെ ഇരുവശങ്ങളും ഞങ്ങൾക്ക് മെഷീൻ ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഒരു വശം മാത്രം മെഷീൻ ചെയ്യാം, അല്ലെങ്കിൽ മെഷീൻ ചെയ്യാത്ത ശൂന്യ പ്ലേറ്റുകൾ നൽകാം. നിങ്ങളുടെ വിശദമായ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ അനുസരിച്ച് എല്ലാ ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്ലേറ്റുകളും പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. നിങ്ങളുടെ കൂടുതൽ അന്വേഷണങ്ങൾക്കായി ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.