Kaj je grafitna bipolarna plošča?

Grafitna bipolarna ploščaje ključna komponenta, ki se uporablja v elektrokemični opremi, kot so gorivne celice in elektrolizatorji, običajno izdelana iz visoko čistih grafitnih materialov. Igra ključno vlogo pri elektrokemijskih reakcijah, saj se uporablja predvsem za prevajanje toka, porazdelitev reakcijskih plinov (kot sta vodik in kisik) in ločevanje reakcijskih območij. Ker se njeni dve strani stikata z anodo in katodo sosednjih posameznih celic in tvorita "bipolarno" strukturo (ena stran je anodno polje pretoka, druga stran pa katodno polje pretoka), se imenuje bipolarna plošča.

Struktura grafitne bipolarne plošče

Grafitne bipolarne plošče so običajno sestavljene iz naslednjih delov:
1. Polje pretokaPovršina bipolarne plošče je zasnovana s kompleksno strukturo pretočnega polja za enakomerno porazdelitev reakcijskega plina (kot so vodik, kisik ali zrak) in odvajanje nastale vode.

2. Prevodna plastGrafit sam po sebi ima dobro prevodnost in lahko učinkovito prevaja tok.

3. Tesnilna površinaRobovi bipolarnih plošč so običajno zasnovani s tesnilnimi strukturami, ki preprečujejo uhajanje plina in prodiranje tekočine.

4. Hladilni kanali (neobvezno)V nekaterih visokozmogljivih aplikacijah so lahko znotraj bipolarnih plošč zasnovani hladilni kanali za uravnavanje delovne temperature opreme.

Funkcije grafitnih bipolarnih plošč

1. Prevodna funkcija:

Kot elektroda elektrokemične opreme je bipolarna plošča odgovorna za zbiranje in prevajanje toka, da se zagotovi učinkovita izhodna moč električne energije.
2. Distribucija plina:

Zaradi zasnove pretočnega kanala bipolarna plošča enakomerno porazdeli reakcijski plin v katalizatorsko plast, kar spodbuja elektrokemijsko reakcijo.
3. Ločevanje reakcijskih con:

V gorivni celici ali elektrolizatorju bipolarne plošče ločujejo anodno in katodno območje, kar preprečuje mešanje plinov.
4. Odvajanje toplote in odvodnjavanje:

Bipolarne plošče pomagajo uravnavati delovno temperaturo opreme in odvajajo vodo ali druge stranske produkte, ki nastanejo pri reakciji.
5. Mehanska podpora:

Bipolarne plošče zagotavljajo strukturno oporo membranski elektrodi, kar zagotavlja stabilnost in vzdržljivost opreme.

Zakaj izbrati grafit kot material za bipolarne plošče?

Materialne lastnosti grafitnih bipolarnih plošč
●Visoka prevodnost:

Upornost grafita v razsutem stanju je le 10–15 μΩ·cm (boljša od 100–200 μΩ·cmkovinska bipolarna plošča) .

●Odpornost proti koroziji:

V kislem okolju gorivnih celic (pH 2-3) skoraj ne pride do korozije, njihova življenjska doba pa lahko doseže več kot 20.000 ur.

●Lahka:

Gostota je približno 1,8 g/cm3 (7–8 g/cm3 za kovinsko bipolarno ploščo), kar je koristno za zmanjšanje teže v vozilih.

●Lastnost plinske pregrade:

Gosta struktura grafita lahko učinkovito prepreči prodiranje vodika in ima visoko varnost.

●Enostavna obdelava:

Grafitni material je enostaven za obdelavo in omogoča prilagajanje kompleksnih zasnov in velikosti pretočnih kanalov glede na potrebe.

Kako se izdelujejo bipolarne grafitne plošče?

Proizvodni procesgrafitna bipolarna ploščavključuje naslednje:
●Priprava surovin:

Uporabite naravni grafit visoke čistosti (> 99,9 %) ali umetni grafitni prah.

Za povečanje mehanske trdnosti dodajte smolo (kot je fenolna smola) kot vezivo.

●Kompresijsko brizganje:

Mešani material se vbrizga v kalup in stisne pod visoko temperaturo (200-300 ℃) in visokim tlakom (> 100 MPa).

●Obdelava grafitizacije:

Segrevanje na 2500-3000 ℃ v inertni atmosferi povzroči izhlapevanje neogljikovih elementov in tvorbo goste grafitne strukture.

●Obdelava tekača:

Za izrezovanje serpentinskih, vzporednih ali prepletenih kanalov (globina 0,5–1 mm) uporabite CNC stroje ali laserje.

●Površinska obdelava:

Impregnacija s smolo ali kovinsko prevleko (kot sta zlato, titan) zmanjša kontaktno upornost in izboljša odpornost proti obrabi.

Kakšne so aplikacije grafitnih bipolarnih plošč?

1. Gorivna celica:

- Gorivna celica s protonsko izmenjalno membrano (PEMFC)

- Trdna oksidna gorivna celica (SOFC)

- Gorivna celica z direktno metanolno energijo (DMFC)

2. Elektrolizator:

- Proizvodnja vodika z elektrolizo vode

- Kloralkalna industrija

3. Sistem za shranjevanje energije:

- Pretočna baterija

4. Kemična industrija:

- Elektrokemični reaktor

5. Laboratorijske raziskave:

- Razvoj prototipov in testiranje gorivnih celic in elektrolizatorjev

Povzemi

Grafitne bipolarne ploščeso ključne komponente elektrokemične opreme, kot so gorivne celice in elektrolizatorji, in imajo več funkcij, kot so prevodnost, porazdelitev plina in ločevanje reakcijskih območij. Z razvojem tehnologije čiste energije se grafitne bipolarne plošče vse pogosteje uporabljajo v vozilih z novo energijo, sistemih za shranjevanje energije, kemični proizvodnji vodika in na drugih področjih.