Plat bipolar grafitialah komponen utama yang digunakan dalam peralatan elektrokimia seperti sel bahan api dan elektrolisis, biasanya diperbuat daripada bahan grafit ketulenan tinggi. Ia memainkan peranan penting dalam tindak balas elektrokimia, terutamanya digunakan untuk mengalirkan arus, mengedarkan gas tindak balas (seperti hidrogen dan oksigen), dan kawasan tindak balas yang berasingan. Oleh kerana kedua-dua belahnya menghubungi anod dan katod sel tunggal bersebelahan, membentuk struktur "bipolar" (satu sisi ialah medan aliran anod dan sebelah lagi ialah medan aliran katod), ia dinamakan plat bipolar.
Struktur plat bipolar grafit
Plat bipolar grafit biasanya terdiri daripada bahagian berikut:
1. Medan Aliran: Permukaan plat bipolar direka bentuk dengan struktur medan aliran yang kompleks untuk mengagihkan gas tindak balas secara sama rata (seperti hidrogen, oksigen atau udara) dan melepaskan air yang dijana.
2. Lapisan konduktif: Bahan grafit itu sendiri mempunyai kekonduksian yang baik dan boleh mengalirkan arus dengan cekap.
3. Kawasan pengedap: Tepi plat bipolar biasanya direka dengan struktur pengedap untuk mengelakkan kebocoran gas dan penembusan cecair.
4. Saluran penyejukan (pilihan): Dalam sesetengah aplikasi berprestasi tinggi, saluran penyejukan mungkin direka bentuk di dalam plat bipolar untuk mengawal suhu operasi peralatan.
Fungsi plat bipolar grafit
1. Fungsi konduktif:
Sebagai elektrod peralatan elektrokimia, plat bipolar bertanggungjawab untuk mengumpul dan mengalirkan arus untuk memastikan pengeluaran tenaga elektrik yang cekap.
2. Pengagihan gas:
Melalui reka bentuk saluran aliran, plat bipolar mengedarkan gas tindak balas secara sama rata ke lapisan pemangkin, menggalakkan tindak balas elektrokimia.
3. Mengasingkan zon tindak balas:
Dalam sel bahan api atau elektrolisis, plat bipolar memisahkan kawasan anod dan katod, menghalang gas daripada bercampur.
4. Pelesapan haba dan saliran:
Plat bipolar membantu mengawal suhu operasi peralatan dan air keluaran atau produk sampingan lain yang dihasilkan oleh tindak balas.
5. Sokongan mekanikal:
Plat bipolar menyediakan sokongan struktur untuk elektrod membran, memastikan kestabilan dan ketahanan peralatan.
Mengapa memilih grafit sebagai bahan plat bipolar?
Sifat bahan plat bipolar grafit
●Kekonduksian tinggi:
Kerintangan pukal grafit adalah serendah 10-15μΩ.cm (lebih baik daripada 100-200 μΩ·cmplat bipolar logam).
●Rintangan kakisan:
Hampir tiada kakisan dalam persekitaran berasid sel bahan api (pH 2-3), dan hayat perkhidmatan boleh mencapai lebih daripada 20,000 jam .
●ringan:
Ketumpatan adalah kira-kira 1.8 g/cm3 (7-8 g/cm3 untuk plat bipolar logam), yang bermanfaat untuk mengurangkan berat dalam aplikasi kenderaan.
●Harta penghalang gas:
Struktur grafit yang padat boleh menghalang penembusan hidrogen dengan berkesan dan mempunyai keselamatan yang tinggi.
●Pemprosesan mudah:
Bahan grafit mudah diproses dan boleh menyesuaikan reka bentuk dan saiz saluran aliran yang kompleks mengikut keperluan.
Bagaimanakah plat bipolar grafit dihasilkan?
Proses pengeluaranplat bipolar grafittermasuk yang berikut:
●Penyediaan bahan mentah:
Gunakan ketulenan tinggi (>99.9%) grafit asli atau serbuk grafit tiruan.
Tambah resin (seperti resin fenolik) sebagai pengikat untuk meningkatkan kekuatan mekanikal.
●Pengacuan Mampatan:
Bahan campuran disuntik ke dalam acuan dan ditekan di bawah suhu tinggi (200-300℃) dan tekanan tinggi (>100 MPa).
●Rawatan grafitisasi:
Pemanasan kepada 2500-3000 ℃ dalam suasana lengai menyebabkan unsur bukan karbon meruap dan membentuk struktur grafit yang padat.
●Pemprosesan pelari:
Gunakan mesin CNC atau laser untuk mengukir saluran serpentin, selari atau interdigitated (kedalaman 0.5-1 mm).
●Rawatan permukaan:
Impregnasi dengan resin atau salutan logam (seperti emas, titanium) mengurangkan rintangan sentuhan dan meningkatkan rintangan haus.
Apakah aplikasi plat bipolar grafit?
1. Sel Bahan Api:
- Sel bahan api membran pertukaran proton (PEMFC)
- Sel Bahan Api Oksida Pepejal (SOFC)
- Sel Bahan Api Metanol Langsung (DMFC)
2. Elektrolisis:
- Penghasilan hidrogen melalui elektrolisis air
- Industri klor-alkali
3. Sistem penyimpanan tenaga:
- Bateri aliran
4. Industri Kimia:
- Reaktor Elektrokimia
5. Penyelidikan makmal:
- Pembangunan prototaip dan ujian sel bahan api dan elektrolisis
rumuskan
Plat bipolar grafitadalah komponen teras peralatan elektrokimia seperti sel bahan api dan elektrolisis, dan mempunyai pelbagai fungsi seperti kekonduksian, pengedaran gas, dan pengasingan kawasan tindak balas. Dengan perkembangan teknologi tenaga bersih, plat bipolar grafit semakin digunakan dalam kenderaan tenaga baharu, sistem penyimpanan tenaga, pengeluaran hidrogen kimia dan bidang lain.
Masa siaran: Mac-31-2025