Pllakë bipolare grafitiështë një komponent kyç i përdorur në pajisjet elektrokimike siç janë qelizat e karburantit dhe elektrolizatorët, zakonisht të bërë nga materiale grafiti me pastërti të lartë. Luan një rol jetësor në reaksionet elektrokimike, përdoret kryesisht për të përçuar rrymën, për të shpërndarë gazrat e reagimit (si hidrogjeni dhe oksigjeni) dhe për të ndarë zonat e reagimit. Meqenëse dy anët e saj bien në kontakt me anodën dhe katodin e qelizave të vetme ngjitur, duke formuar një strukturë "bipolare" (njëra anë është fusha e rrjedhës së anodës dhe ana tjetër është fusha e rrjedhës së katodës), quhet pllakë bipolare.
Struktura e pllakës bipolare të grafitit
Pllakat bipolare të grafitit zakonisht përbëhen nga pjesët e mëposhtme:
1. Fusha e rrjedhjesSipërfaqja e pllakës bipolare është projektuar me një strukturë komplekse të fushës së rrjedhjes për të shpërndarë në mënyrë të barabartë gazin e reagimit (si hidrogjeni, oksigjeni ose ajri) dhe për të shkarkuar ujin e gjeneruar.
2. Shtresa përçueseMateriali grafit në vetvete ka përçueshmëri të mirë dhe mund të përçojë rrymën në mënyrë efikase.
3. Zona e vulosjesSkajet e pllakave bipolare zakonisht janë të projektuara me struktura vulosëse për të parandaluar rrjedhjen e gazit dhe depërtimin e lëngjeve.
4. Kanalet e ftohjes (opsionale)Në disa aplikime me performancë të lartë, kanalet e ftohjes mund të projektohen brenda pllakave bipolare për të rregulluar temperaturën e funksionimit të pajisjes.
Funksionet e pllakave bipolare të grafitit
1. Funksioni përçues:
Si elektrodë e pajisjeve elektrokimike, pllaka bipolare është përgjegjëse për mbledhjen dhe përçimin e rrymës për të siguruar prodhim efikas të energjisë elektrike.
2. Shpërndarja e gazit:
Përmes dizajnit të kanalit të rrjedhjes, pllaka bipolare shpërndan në mënyrë të barabartë gazin e reagimit në shtresën e katalizatorit, duke nxitur reagimin elektrokimik.
3. Ndarja e zonave të reagimit:
Në një qelizë karburanti ose elektrolizues, pllakat bipolare ndajnë zonat e anodës dhe katodës, duke parandaluar përzierjen e gazrave.
4. Shpërndarja dhe kullimi i nxehtësisë:
Pllakat bipolare ndihmojnë në rregullimin e temperaturës së funksionimit të pajisjeve dhe shkarkojnë ujin ose nënproduktet e tjera të gjeneruara nga reagimi.
5. Mbështetje mekanike:
Pllakat bipolare ofrojnë mbështetje strukturore për elektrodën e membranës, duke siguruar stabilitetin dhe qëndrueshmërinë e pajisjeve.
Pse të zgjidhni grafitin si material pllake bipolare?
Vetitë materiale të pllakave bipolare të grafitit
●Përçueshmëri e lartë:
Rezistenca masive e grafitit është aq e ulët sa 10-15μΩ.cm (më mirë se 100-200 μΩ·cm epllakë metalike bipolare) .
●Rezistenca ndaj korrozionit:
Pothuajse asnjë korrozion në mjedisin acid të qelizave të karburantit (pH 2-3), dhe jeta e shërbimit mund të arrijë më shumë se 20,000 orë.
●I lehtë:
Dendësia është rreth 1.8 g/cm3 (7-8 g/cm3 për pllakën metalike bipolare), e cila është e dobishme për uljen e peshës në aplikimet në automjete.
●Vetia e barrierës së gazit:
Struktura e dendur e grafitit mund të parandalojë në mënyrë efektive depërtimin e hidrogjenit dhe ka siguri të lartë.
●Përpunim i lehtë:
Materiali i grafitit është i lehtë për t’u përpunuar dhe mund të personalizojë dizajne dhe madhësi komplekse të kanaleve të rrjedhjes sipas nevojave.
Si prodhohen pllakat bipolare të grafitit?
Procesi i prodhimit tëpllakë bipolare grafitipërfshin sa vijon:
●Përgatitja e lëndës së parë:
Përdorni grafit natyral me pastërti të lartë (>99.9%) ose pluhur grafiti artificial.
Shtoni rrëshirë (siç është rrëshira fenolike) si lidhës për të rritur rezistencën mekanike.
●Formëzimi me kompresion:
Materiali i përzier injektohet në një myk dhe shtypet në temperaturë të lartë (200-300℃) dhe presion të lartë (>100 MPa).
●Trajtimi i grafitit:
Ngrohja në 2500-3000℃ në një atmosferë inerte bën që elementët jo-karbon të avullojnë dhe të formojnë një strukturë të dendur grafiti.
●Përpunimi i vrapuesit:
Përdorni makina CNC ose lazer për të gdhendur kanale serpentine, paralele ose të ndërthurura (thellësia 0.5-1 mm).
●Trajtimi sipërfaqësor:
Impregnimi me shtresë rrëshire ose metali (si ari, titaniumi) zvogëlon rezistencën ndaj kontaktit dhe përmirëson rezistencën ndaj konsumimit.
Cilat janë zbatimet e pllakave bipolare të grafitit?
1. Qeliza e karburantit:
- Qeliza e karburantit me membranë shkëmbimi protoni (PEMFC)
- Qeliza e karburantit me oksid të ngurtë (SOFC)
- Qeliza e karburantit me metanol direkt (DMFC)
2. Elektrolizues:
- Prodhimi i hidrogjenit me anë të elektrolizës së ujit
- Industria e klor-alkalit
3. Sistemi i ruajtjes së energjisë:
- Bateria Flow
4. Industria Kimike:
- Reaktor elektrokimik
5. Hulumtime laboratorike:
- Zhvillimi dhe testimi i prototipave të qelizave të karburantit dhe elektrolizuesve
Përmbledh
Pllaka bipolare grafitijanë komponentë thelbësorë të pajisjeve elektrokimike siç janë qelizat e karburantit dhe elektrolizatorët, dhe kanë funksione të shumëfishta si përçueshmëria, shpërndarja e gazit dhe ndarja e zonave të reagimit. Me zhvillimin e teknologjisë së energjisë së pastër, pllakat bipolare të grafitit përdoren gjithnjë e më shumë në automjetet e reja të energjisë, sistemet e ruajtjes së energjisë, prodhimin kimik të hidrogjenit dhe fusha të tjera.
Koha e postimit: 31 Mars 2025