ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट म्हणजे काय?

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेटहा इंधन पेशी आणि इलेक्ट्रोलायझर सारख्या इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरणांमध्ये वापरला जाणारा एक महत्त्वाचा घटक आहे, जो सहसा उच्च-शुद्धतेच्या ग्रेफाइट पदार्थांपासून बनवला जातो. तो विद्युत रासायनिक अभिक्रियांमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावतो, जो प्रामुख्याने विद्युत प्रवाह चालविण्यासाठी, प्रतिक्रिया वायूंचे वितरण करण्यासाठी (जसे की हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन) आणि प्रतिक्रिया क्षेत्र वेगळे करण्यासाठी वापरला जातो. कारण त्याच्या दोन्ही बाजू लगतच्या एकल पेशींच्या एनोड आणि कॅथोडशी संपर्क साधतात, ज्यामुळे "द्विध्रुवीय" रचना तयार होते (एक बाजू एनोड प्रवाह क्षेत्र आहे आणि दुसरी बाजू कॅथोड प्रवाह क्षेत्र आहे), त्याला बायपोलर प्लेट असे नाव देण्यात आले आहे.

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेटची रचना

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट्समध्ये सहसा खालील भाग असतात:
१. प्रवाह क्षेत्र: बायपोलर प्लेटच्या पृष्ठभागावर एक जटिल प्रवाह क्षेत्र रचना असते ज्यामुळे अभिक्रिया वायू (जसे की हायड्रोजन, ऑक्सिजन किंवा हवा) समान रीतीने वितरित होतो आणि निर्माण होणारे पाणी सोडले जाते.

२. प्रवाहकीय थर: ग्रेफाइट मटेरियलमध्ये स्वतःच चांगली चालकता असते आणि ते कार्यक्षमतेने विद्युत प्रवाह चालवू शकते.

३. सीलिंग क्षेत्र: बायपोलर प्लेट्सच्या कडा सामान्यतः गॅस गळती आणि द्रव आत प्रवेश करण्यापासून रोखण्यासाठी सीलिंग स्ट्रक्चर्ससह डिझाइन केल्या जातात.

४. कूलिंग चॅनेल (पर्यायी): काही उच्च-कार्यक्षमता अनुप्रयोगांमध्ये, उपकरणांचे ऑपरेटिंग तापमान नियंत्रित करण्यासाठी बायपोलर प्लेट्सच्या आत शीतकरण चॅनेल डिझाइन केले जाऊ शकतात.

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट्सची कार्ये

१. वाहक कार्य:

इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरणांचे इलेक्ट्रोड म्हणून, बायपोलर प्लेट विद्युत उर्जेचे कार्यक्षम उत्पादन सुनिश्चित करण्यासाठी विद्युत प्रवाह गोळा करण्यासाठी आणि चालवण्यासाठी जबाबदार असते.
२. गॅस वितरण:

फ्लो चॅनेल डिझाइनद्वारे, बायपोलर प्लेट उत्प्रेरक थरात अभिक्रिया वायूचे समान वितरण करते, ज्यामुळे विद्युत रासायनिक अभिक्रिया वाढते.
३. प्रतिक्रिया क्षेत्र वेगळे करणे:

इंधन सेल किंवा इलेक्ट्रोलायझरमध्ये, बायपोलर प्लेट्स एनोड आणि कॅथोड क्षेत्र वेगळे करतात, ज्यामुळे वायू मिसळण्यापासून रोखतात.
४. उष्णता नष्ट होणे आणि निचरा:

बायपोलर प्लेट्स उपकरणांचे ऑपरेटिंग तापमान नियंत्रित करण्यास आणि अभिक्रियेद्वारे निर्माण होणारे पाणी किंवा इतर उप-उत्पादने सोडण्यास मदत करतात.
५. यांत्रिक आधार:

बायपोलर प्लेट्स मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोडला स्ट्रक्चरल सपोर्ट देतात, ज्यामुळे उपकरणांची स्थिरता आणि टिकाऊपणा सुनिश्चित होतो.

बायपोलर प्लेट मटेरियल म्हणून ग्रेफाइट का निवडावे?

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट्सचे भौतिक गुणधर्म
●उच्च चालकता:

ग्रेफाइटची बल्क रेझिस्टिव्हिटी 10-15μΩ.cm इतकी कमी असते (100-200 μΩ·cm पेक्षा चांगली).धातूची बायपोलर प्लेट).

●गंज प्रतिकार:

इंधन पेशींच्या अम्लीय वातावरणात जवळजवळ गंज होत नाही (pH 2-3), आणि सेवा आयुष्य 20,000 तासांपेक्षा जास्त असू शकते.

●हलके:

घनता सुमारे १.८ ग्रॅम/सेमी३ (मेटल बायपोलर प्लेटसाठी ७-८ ग्रॅम/सेमी३) आहे, जी वाहनांच्या वापरात वजन कमी करण्यासाठी फायदेशीर आहे.

●गॅस अडथळा गुणधर्म:

ग्रेफाइटची दाट रचना हायड्रोजनच्या प्रवेशास प्रभावीपणे रोखू शकते आणि उच्च सुरक्षितता आहे.

●सोपी प्रक्रिया:

ग्रेफाइट मटेरियल प्रक्रिया करणे सोपे आहे आणि गरजेनुसार जटिल फ्लो चॅनेल डिझाइन आणि आकार सानुकूलित करू शकते.

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट्स कशा बनवल्या जातात?

उत्पादन प्रक्रियाग्रेफाइट बायपोलर प्लेटखालील गोष्टींचा समावेश आहे:
●कच्च्या मालाची तयारी:

उच्च शुद्धता (>९९.९%) नैसर्गिक ग्रेफाइट किंवा कृत्रिम ग्रेफाइट पावडर वापरा.

यांत्रिक शक्ती वाढविण्यासाठी बाइंडर म्हणून रेझिन (जसे की फेनोलिक रेझिन) घाला.

●कॉम्प्रेशन मोल्डिंग:

मिश्रित पदार्थ साच्यात टाकला जातो आणि उच्च तापमान (२००-३००℃) आणि उच्च दाब (>१०० MPa) खाली दाबला जातो.

●ग्राफिटायझेशन उपचार:

निष्क्रिय वातावरणात २५००-३०००℃ पर्यंत गरम केल्याने कार्बन नसलेले घटक अस्थिर होतात आणि दाट ग्रेफाइट रचना तयार होते.

●धावणारा प्रक्रिया:

सर्पेन्टाइन, समांतर किंवा इंटरडिजिटेटेड चॅनेल (०.५-१ मिमी खोली) कोरण्यासाठी सीएनसी मशीन किंवा लेसर वापरा.

●पृष्ठभाग उपचार:

राळ किंवा धातू (जसे की सोने, टायटॅनियम) लेपने गर्भाधान केल्याने संपर्क प्रतिकार कमी होतो आणि पोशाख प्रतिरोध सुधारतो.

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट्सचे उपयोग काय आहेत?

१. इंधन सेल:

- प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्युएल सेल (PEMFC)

- सॉलिड ऑक्साईड फ्युएल सेल (SOFC)

- डायरेक्ट मिथेनॉल फ्युएल सेल (DMFC)

२. इलेक्ट्रोलायझर:

- पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे हायड्रोजन उत्पादन

- क्लोर-अल्कली उद्योग

३. ऊर्जा साठवणूक प्रणाली:

- फ्लो बॅटरी

४. रासायनिक उद्योग:

- इलेक्ट्रोकेमिकल अणुभट्टी

५. प्रयोगशाळा संशोधन:

- इंधन पेशी आणि इलेक्ट्रोलायझरचा प्रोटोटाइप विकास आणि चाचणी

सारांश द्या

ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट्सइंधन पेशी आणि इलेक्ट्रोलायझर सारख्या इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरणांचे मुख्य घटक आहेत आणि त्यांची चालकता, वायू वितरण आणि प्रतिक्रिया क्षेत्रांचे पृथक्करण अशी अनेक कार्ये आहेत. स्वच्छ ऊर्जा तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, नवीन ऊर्जा वाहने, ऊर्जा साठवण प्रणाली, रासायनिक हायड्रोजन उत्पादन आणि इतर क्षेत्रांमध्ये ग्रेफाइट बायपोलर प्लेट्सचा वापर वाढत्या प्रमाणात होत आहे.