ग्राफाईट बायपोलर प्लेट म्हणजे काय?

ग्राफाईट बायपोलर प्लेटइंधन पेशी (फ्यूल सेल्स) आणि विद्युत अपघटनी (इलेक्ट्रोलायझर्स) यांसारख्या विद्युत रासायनिक उपकरणांमध्ये वापरला जाणारा हा एक महत्त्वाचा घटक आहे, जो सामान्यतः उच्च-शुद्धतेच्या ग्रॅफाइट पदार्थांपासून बनलेला असतो. विद्युत रासायनिक अभिक्रियांमध्ये तो एक महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतो, ज्याचा उपयोग प्रामुख्याने विद्युत प्रवाह वाहून नेण्यासाठी, अभिक्रिया वायू (जसे की हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन) वितरित करण्यासाठी आणि अभिक्रिया क्षेत्रे वेगळी करण्यासाठी होतो. त्याच्या दोन्ही बाजू लगतच्या एकल पेशींच्या (सिंगल सेल्स) ॲनोड आणि कॅथोडच्या संपर्कात येऊन एक "द्विध्रुवीय" (बायपोलर) रचना तयार करत असल्यामुळे (एक बाजू ॲनोड प्रवाह क्षेत्र आणि दुसरी बाजू कॅथोड प्रवाह क्षेत्र असते), त्याला द्विध्रुवीय प्लेट (बायपोलर प्लेट) असे नाव दिले आहे.

ग्राफाईट बायपोलर प्लेटची रचना

ग्राफाईट बायपोलर प्लेट्समध्ये सामान्यतः खालील भागांचा समावेश असतो:
१. प्रवाह क्षेत्रअभिक्रिया वायू (जसे की हायड्रोजन, ऑक्सिजन किंवा हवा) समान रीतीने वितरित करण्यासाठी आणि तयार झालेले पाणी बाहेर टाकण्यासाठी, बायपोलर प्लेटच्या पृष्ठभागाची रचना एका जटिल प्रवाह क्षेत्र संरचनेने केली आहे.

२. वाहक थरग्राफाईट पदार्थामध्ये स्वतःची चांगली वाहकता असते आणि तो विद्युत प्रवाह कार्यक्षमतेने वाहून नेऊ शकतो.

३. सीलिंग क्षेत्रवायू गळती आणि द्रवाचा शिरकाव रोखण्यासाठी बायपोलर प्लेट्सच्या कडांमध्ये सहसा सीलिंग संरचना बसवलेल्या असतात.

४. शीतकरण वाहिन्या (ऐच्छिक)काही उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये, उपकरणाचे कार्यकारी तापमान नियंत्रित करण्यासाठी बायपोलर प्लेट्सच्या आत कूलिंग चॅनेलची रचना केली जाऊ शकते.

ग्राफाईट बायपोलर प्लेट्सची कार्ये

१. वाहक कार्य:

इलेक्ट्रोकेमिकल उपकरणाचा इलेक्ट्रोड म्हणून, बायपोलर प्लेट विद्युत ऊर्जेचे कार्यक्षम उत्पादन सुनिश्चित करण्यासाठी विद्युत प्रवाह गोळा करणे आणि त्याचे वहन करणे यासाठी जबाबदार असते.
२. गॅस वितरण:

प्रवाह वाहिनीच्या रचनेद्वारे, बायपोलर प्लेट अभिक्रिया वायूला उत्प्रेरक थरापर्यंत समान रीतीने वितरीत करते, ज्यामुळे विद्युत रासायनिक अभिक्रियेला चालना मिळते.
३. प्रतिक्रिया क्षेत्रे वेगळे करणे:

फ्युएल सेल किंवा इलेक्ट्रोलायझरमध्ये, बायपोलर प्लेट्स ॲनोड आणि कॅथोड भागांना वेगळे करतात, ज्यामुळे वायू मिसळण्यास प्रतिबंध होतो.
४. उष्णतेचे उत्सर्जन आणि निचरा:

बायपोलर प्लेट्स उपकरणाचे कार्यकारी तापमान नियंत्रित करण्यास आणि अभिक्रियेमुळे निर्माण होणारे पाणी किंवा इतर उप-उत्पादने बाहेर टाकण्यास मदत करतात.
५. यांत्रिक आधार:

बायपोलर प्लेट्स मेंब्रेन इलेक्ट्रोडला संरचनात्मक आधार देतात, ज्यामुळे उपकरणाची स्थिरता आणि टिकाऊपणा सुनिश्चित होतो.

बायपोलर प्लेट मटेरियल म्हणून ग्रॅफाइटची निवड का करावी?

ग्राफाईट बायपोलर प्लेट्सचे भौतिक गुणधर्म
●उच्च चालकता:

ग्रॅफाइटची स्थूल रोधकता १०-१५ μΩ·cm इतकी कमी असते (१००-२०० μΩ·cm पेक्षा चांगली).धातूची बायपोलर प्लेट) .

●गंजरोधकता:

फ्युएल सेलच्या आम्लयुक्त वातावरणात (पीएच २-३) जवळजवळ गंज लागत नाही आणि त्याचे सेवा आयुष्य २०,००० तासांपेक्षा जास्त असू शकते.

●हलके वजन:

घनता सुमारे १.८ ग्रॅम/सेमी³ (मेटल बायपोलर प्लेटसाठी ७-८ ग्रॅम/सेमी³) आहे, जे वाहनांच्या वापरामध्ये वजन कमी करण्यासाठी फायदेशीर आहे.

●गॅस रोधक गुणधर्म:

ग्रॅफाइटची घन रचना हायड्रोजनचा प्रवेश प्रभावीपणे रोखू शकते आणि ती अत्यंत सुरक्षित असते.

●सोपी प्रक्रिया:

ग्राफाईट सामग्रीवर प्रक्रिया करणे सोपे आहे आणि गरजेनुसार जटिल प्रवाह वाहिनीची रचना व आकार सानुकूलित करता येतात.

ग्राफाईट बायपोलर प्लेट्सचे उत्पादन कसे केले जाते?

उत्पादन प्रक्रियाग्राफाइट बायपोलर प्लेटयात खालील गोष्टींचा समावेश आहे:
●कच्च्या मालाची तयारी:

उच्च शुद्धतेची (>९९.९%) नैसर्गिक ग्रॅफाइट किंवा कृत्रिम ग्रॅफाइट पावडर वापरा.

यांत्रिक शक्ती वाढवण्यासाठी बंधक म्हणून रेझिन (जसे की फिनोलिक रेझिन) मिसळा.

●कॉम्प्रेशन मोल्डिंग:

मिश्रित पदार्थ साच्यात ओतून उच्च तापमानात (२००-३००℃) आणि उच्च दाबाखाली (>१०० MPa) दाबला जातो.

●ग्राफायटीकरण उपचार:

निष्क्रिय वातावरणात २५००-३०००℃ पर्यंत गरम केल्याने कार्बन-व्यतिरिक्त मूलद्रव्ये बाष्पीभवन पावतात आणि एक घन ग्रॅफाइट संरचना तयार होते.

●धावपटूची प्रक्रिया:

सर्पिलाकार, समांतर किंवा आंतरबोटयुक्त चॅनेल (खोली ०.५-१ मिमी) कोरण्यासाठी सीएनसी मशीन किंवा लेझरचा वापर करा.

●पृष्ठभागावर प्रक्रिया:

रेझिन किंवा धातू (जसे की सोने, टायटॅनियम) यांचा लेप लावल्याने संपर्क प्रतिरोध कमी होतो आणि झीज प्रतिरोध सुधारतो.

ग्राफाईट बायपोलर प्लेट्सचे उपयोग कोणते आहेत?

१. इंधन सेल:

- प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्युएल सेल (PEMFC)

- सॉलिड ऑक्साइड फ्युएल सेल (SOFC)

- डायरेक्ट मिथेनॉल फ्युएल सेल (DMFC)

२. इलेक्ट्रोलायझर:

पाण्याच्या विद्युत अपघटनाद्वारे हायड्रोजन उत्पादन

- क्लोर-अल्कली उद्योग

३. ऊर्जा साठवण प्रणाली:

- फ्लो बॅटरी

४. रासायनिक उद्योग:

इलेक्ट्रोकेमिकल रिॲक्टर

५. प्रयोगशाळेतील संशोधन:

इंधन पेशी आणि विद्युत अपघटनी यांच्या नमुना निर्मिती आणि चाचणी

सारांश

ग्राफाईट बायपोलर प्लेट्सइंधन पेशी (फ्यूल सेल्स) आणि विद्युत अपघटनी (इलेक्ट्रोलायझर्स) यांसारख्या विद्युत रासायनिक उपकरणांचे ते मुख्य घटक आहेत आणि वाहकता, वायू वितरण, आणि अभिक्रिया क्षेत्रांचे विलगीकरण यांसारखी अनेक कार्ये करतात. स्वच्छ ऊर्जा तंत्रज्ञानाच्या विकासाबरोबर, ग्रॅफाइट बायपोलर प्लेट्सचा वापर नवीन ऊर्जा वाहने, ऊर्जा साठवण प्रणाली, रासायनिक हायड्रोजन उत्पादन आणि इतर क्षेत्रांमध्ये वाढत्या प्रमाणात केला जात आहे.