Dalam komponen teras sel bahan api, plat dwikutub memainkan peranan penting. Ia bukan sahaja mengalirkan arus elektrik tetapi juga berfungsi untuk memisahkan unit sel individu, mengagihkan gas dan menghilangkan haba. Dengan kemajuan berterusan teknologi sel bahan api, pelbagai bahan plat dwikutub juga telah mempelbagaikan, dan ia boleh didapati dalam aplikasi seperti elektrolisis dan bateri aliran. Bahan plat dwikutub biasa termasuk logam, grafit dan grafit komposit, setiap satu dengan kelebihan dan kekurangannya yang tersendiri, dan sesuai untuk senario aplikasi yang berbeza.
1. Plat Bipolar Logam
Plat dwikutub logam adalah antara bahan terawal yang digunakan dalam sel bahan api. Bahan logam biasa termasuk keluli tahan karat, aloi titanium dan aloi aluminium. Logam ini mempamerkan kekuatan mekanikal dan kekonduksian elektrik yang sangat baik, menjadikannya digunakan secara meluas dalam aplikasi sel bahan api awal.
Kelebihan
- Kekonduksian Tinggi: Bahan logam mempamerkan kekonduksian elektrik yang sangat baik, yang membantu meningkatkan kecekapan keseluruhan sel bahan api.
- Kekuatan Mekanikal yang Kuat: Plat dwikutub logam mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, membolehkannya menahan tekanan yang lebih besar dan hentaman luaran, menjadikannya sesuai untuk aplikasi berskala besar.
- Kebolehprosesan yang Baik: Bahan logam boleh dibentuk dengan mudah melalui pengecapan, pemotongan laser dan proses pembuatan lain, menghasilkan kos yang lebih rendah dan kecekapan pengeluaran yang lebih tinggi.
Kelemahan
- Rintangan Kakisan yang Lemah: Logam mudah terhakis dalam tindak balas elektrokimia, terutamanya di bawah pendedahan berpanjangan kepada persekitaran hidrogen dan oksigen. Ini boleh menyebabkan pengoksidaan dan degradasi permukaan, sekali gus mengurangkan jangka hayatnya.
- Kos Lebih Tinggi: Logam berprestasi tinggi, seperti keluli tahan karat dan aloi titanium, adalah mahal. Di samping itu, keperluan untuk rawatan permukaan anti-karat meningkatkan lagi kos pengeluaran.
- Berat Lebih Besar: Berbanding dengan bahan lain, plat dwikutub logam lebih berat, yang boleh menjadi batasan untuk aplikasi sensitif berat (cth., automotif).
Aplikasi
Plat dwikutub logam biasanya digunakan dalam sistem sel bahan api yang memerlukan kekuatan tinggi dan output kuasa yang tinggi. Contohnya, dalam sistem penjanaan kuasa sel bahan api berskala besar atau peralatan perindustrian berkuasa tinggi, plat dwikutub logam digunakan secara meluas kerana kekuatan dan ketahanannya yang sangat baik.
2. Plat Bipolar Grafit
Plat bipolar grafitmerupakan salah satu bahan yang paling banyak digunakan dalam sel bahan api. Grafit itu sendiri mempamerkan kekonduksian elektrik, rintangan kakisan dan kestabilan suhu tinggi yang sangat baik. Dengan kemajuan dalam teknologi pemprosesan grafit, plat dwikutub grafit secara beransur-ansur menjadi dominan dalam aplikasi sel bahan api.
Kelebihan
- Rintangan Kakisan yang Cemerlang: Grafit mempamerkan rintangan yang luar biasa terhadap persekitaran hidrogen, oksigen dan berasid, membolehkan plat dwikutub grafit mengekalkan prestasi yang stabil sepanjang penggunaan jangka panjang.
- Berat Rendah: Disebabkan ketumpatan grafit yang rendah, plat bipolar grafit adalah ringan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi sensitif berat seperti kenderaan elektrik sel bahan api (FCEV).
- Kekonduksian Tinggi: Kekonduksian elektrik grafit yang unggul menyumbang kepada peningkatan kecekapan bateri keseluruhan.
Kelemahan
- Kerapuhan: Grafit agak rapuh dan kurang kuat, menjadikannya mudah retak di bawah tekanan tinggi atau getaran yang kuat.
- Pemprosesan Kompleks: Walaupun grafit boleh dimesin, penghasilan plat dwikutub grafit memerlukan pembuatan berketepatan tinggi, yang sukar dikawal. Selain itu, penggunaan pelincir semasa pengeluaran meningkatkan kos.
- Penyerapan Lembapan: Grafit bersifat higroskopik, dan pengumpulan lembapan boleh memberi kesan negatif kepada kekonduksian dan rintangan kakisannya, terutamanya dalam persekitaran lembap.
Aplikasi
Plat dwikutub grafit biasanya digunakan dalam sistem sel bahan api berskala kecil hingga sederhana, terutamanya dalam aplikasi pengangkutan seperti kenderaan elektrik sel bahan api (FCEV). Sifatnya yang ringan dan rintangan kakisan menjadikannya sangat sesuai untuk senario ini.
3. Plat Bipolar Grafit Komposit
Plat dwikutub grafit komposit ialah sejenis bahan komposit baharu yang dibentuk dengan menggabungkan grafit dengan bahan lain (seperti resin dan gentian karbon). Kelebihan grafit komposit terletak pada keupayaannya untuk mengekalkan manfaat grafit sambil mengimbangi kerapuhan dan cabaran pemprosesannya melalui penambahan bahan lain.
Kelebihan
- Kekuatan Mekanikal yang Dipertingkatkan: Dengan menggabungkan bahan lain, grafit komposit meningkatkan kekuatan mekanikal bahan mentah, mengurangkan kerapuhan grafit yang wujud dan mengurangkan risiko patah.
- Rintangan Kakisan yang Cemerlang: Grafit komposit mengekalkan rintangan kakisan grafit yang unggul, menjadikannya sesuai untuk pendedahan jangka panjang kepada persekitaran berasid.
- Berat dan Kos yang Lebih Rendah: Dengan berat yang lebih ringan dan kos pengeluaran yang terkawal, grafit komposit menawarkan keberkesanan kos yang lebih baik daripada bahan logam.
Kelemahan
- Pemprosesan Kompleks: Walaupun mempunyai kelebihan prestasi, pembuatan grafit komposit memerlukan teknologi canggih dan memastikan keseragaman bahan kekal mencabar, berpotensi memberi kesan kepada kestabilan plat dwikutub.
- Kekonduksian yang Sedikit Berkurang: Penambahan bahan lain mungkin sedikit mengurangkan kekonduksian keseluruhan, menjejaskan kecekapan sel bahan api berbanding grafit tulen.
Aplikasi
Plat dwikutub grafit komposit digunakan secara meluas dalam sistem sel bahan api yang memerlukan kekuatan mekanikal yang tinggi dan jangka hayat yang panjang, terutamanya dalam pengangkutan, penjanaan kuasa mudah alih dan sistem kuasa sandaran. Dengan kemajuan teknologi yang berterusan, prospek aplikasinya berkembang pesat.
Masa siaran: 25-Sep-2025