Dalam sistem tenaga elektrokimia yang sentiasa berkembang,felt grafitmenonjol sebagai bahan berasaskan karbon yang serba boleh, mempunyai sifat struktur, elektrik dan kimia yang unik. Walaupun tidak semua seni bina sel bahan api menggunakan felt grafit secara universal, peranannya—terutamanya dalam sistem sel bahan api termaju dan sel bahan api hibrid—semakin menarik perhatian jurutera dan pereka sistem yang berdedikasi untuk mengoptimumkan prestasi sel bahan api pada kedua-dua peringkat bahan dan proses.
I. Ciri-ciri asas felt grafit
Dari perspektif sains bahan, felt grafit ialah rangkaian berliang tiga dimensi yang terdiri daripada gentian karbon yang saling berjalin, biasanya berasal daripada poliakrilonitril (PAN) atau prekursor pic dan digrafitkan pada suhu tinggi. Struktur ini memberikan felt grafit pelbagai sifat yang amat penting dalam persekitaran elektrokimia:
● Kekonduksian elektrik yang tinggi: memastikan pengangkutan elektron
● Keliangan tinggi (>90%): memudahkan penyerapan gas atau cecair
● Rintangan kakisan yang kuat: boleh disesuaikan dengan persekitaran berasid/pengoksidaan (cth., PEMFC)
● Ketahanan mampatan yang baik: menyumbang kepada kestabilan sentuhan
● Rintangan suhu tinggi: sesuai untuk sistem elektrokimia suhu tinggi
II. Peranan Grafit yang Dirasai dalam Sel Bahan Api yang Berbeza
Aplikasi felt grafit dalam teknologi sel bahan api berbeza-beza dengan ketara bergantung pada seni bina sistem.
1. Bateri Aliran Dalam (cth., bateri aliran redoks vanadium) – Bahan Elektrod Teras
Dalam sistem elektrokimia fasa cecair – terutamanya bateri aliran, yang sering dibincangkan bersama teknologi sel bahan api kerana prinsip elektrokimia yang serupa – felt grafit digunakan sebagai bahan elektrod utama. Luas permukaan spesifiknya yang tinggi dan struktur berliang yang saling berkaitan menyediakan tapak aktif yang banyak untuk tindak balas redoks sambil menggalakkan aliran elektrolit. Proses pengubahsuaian permukaan seperti pengaktifan atau pengoksidaan haba biasanya digunakan untuk meningkatkan kebolehbasahan dan aktiviti pemangkinannya, yang memberi kesan langsung kepada kecekapan sistem dan kestabilan kitaran.
2. Dalam Sel Bahan Api PEM (Sel Bahan Api Membran Pertukaran Proton) – Bahan Difusi/Sokongan Bantu
Sebaliknya, dalam sistem membran pertukaran proton (PEM), felt grafit bukanlah pilihan konvensional untuk lapisan resapan gas (GDL). Kertas karbon atau kain karbon mendominasi kerana keseimbangan optimumnya dalam kekonduksian, kekakuan mekanikal dan kebolehkilangan. Walau bagaimanapun, felt grafit telah menemui aplikasi unik dalam beberapa konfigurasi PEM khusus, terutamanya di mana pengurusan air atau pengagihan gas yang dipertingkatkan diperlukan. Keliangannya yang tinggi boleh meningkatkan prestasi pemindahan jisim di bawah kelembapan tinggi atau keadaan mudah lembap, tetapi ini memperkenalkan pertukaran dalam rintangan sentuhan dan kestabilan mampatan, yang mesti ditangani melalui kawalan timbunan dan tekanan yang direka bentuk dengan teliti.
3. Dalam Sel Bahan Api Suhu Tinggi (SOFC, dsb.) – Penimbal Konduktif/Pengedap Bantu
Dalam sistem suhu tinggi (contohnya, elektrolisis oksida pepejal), felt grafit biasanya tidak digunakan sebagai komponen elektrokimia utama disebabkan oleh dominasi bahan seramik dalam elektrod dan elektrolit. Walau bagaimanapun, ia boleh berfungsi sebagai fungsi tambahan, termasuk penimbal konduktif, sokongan pengedap atau menampung pengembangan haba dalam peralatan tambahan atau kawasan antara muka. Walaupun peranan ini bersifat sekunder, ia adalah penting untuk memastikan ketahanan jangka panjang dan integriti mekanikal di bawah keadaan operasi yang melampau.
III. Ringkasan Peranan Utama dalam Teknologi Sel Bahan Api
Dari perspektif kejuruteraan proses, nilai felt grafit terletak pada keupayaannya untuk mengintegrasikan pelbagai fungsi dalam satu bahan. Struktur tiga dimensinya membolehkan pembentukan antara muka elektrokimia yang diperluas, meningkatkan kawasan tindak balas aktif dengan berkesan tanpa meningkatkan jejak sistem dengan ketara. Pada masa yang sama, ia menyumbang kepada pengagihan bendalir yang seragam, mengurangkan kecerunan kepekatan dan mengurangkan kehilangan polarisasi yang berkaitan dengan batasan pemindahan jisim. Integrasi felt grafit yang betul memudahkan pembentukan rangkaian konduktif yang berterusan, sekali gus mengurangkan rintangan dalaman dan meningkatkan kecekapan sistem keseluruhan.
Tambahan pula, ia memainkan peranan penting dalam pengoptimuman mekanikal dan pemasangan. Kebolehmampatan dan daya tahan semula jadi felt grafit membolehkannya menyesuaikan diri dengan toleransi pembuatan dan mengekalkan sentuhan antara muka yang stabil di bawah keadaan susunan. Ciri ini amat berfaedah dalam sistem modular atau berskala besar, kerana pengagihan seragam adalah penting untuk konsistensi prestasi.
IV. Mengapa Memilih Tenaga VET?
Dalam bidang sel bahan api dan aplikasi elektrokimia suhu tinggi yang berkaitan, VET Energy, memanfaatkan pelaburan R&D dan pengalaman kejuruteraan berterusannya dalam bahan berasaskan karbon, telah membina sistem produk komprehensif bagi bahan felt grafit dan komposit yang merangkumi pelbagai senario aplikasi, menyediakan penyelesaian yang sangat disesuaikan untuk pelbagai jenis sel bahan api. Penyelesaian bahan VET Energy telah digunakan secara meluas merentasi pelbagai teknologi, termasuk sel bahan api membran pertukaran proton dan sel bahan api oksida pepejal, dan telah ditingkatkan dan disahkan dalam sistem lanjutan seperti bateri aliran. Jika anda sedang meneroka potensi aplikasifelt grafitdan bahan karbon berkaitan dalam sistem elektrokimia, atau ingin mengoptimumkan lagi proses dan prestasi sedia ada, sila hubungi kami untuk perbincangan dan kerjasama bagi menggalakkan pembangunan teknologi sel bahan api generasi akan datang.
Masa siaran: 03-Apr-2026