У основним компонентама горивних ћелија, биполарне плоче играју кључну улогу. Оне не само да проводе електричну струју, већ служе и за одвајање појединачних ћелијских јединица, дистрибуцију гасова и одвођење топлоте. Са континуираним напретком технологије горивних ћелија, разноликост материјала биполарних плоча се такође проширила и могу се наћи у применама као што су електролизери и проточне батерије. Уобичајени материјали биполарних плоча укључују метале, графит и композитни графит, сваки са својим јединственим предностима и манама, и погодан је за различите сценарије примене.
1. Метална биполарна плоча
Металне биполарне плоче су међу најранијим материјалима који су примењени у горивним ћелијама. Уобичајени метални материјали укључују нерђајући челик, легуре титанијума и легуре алуминијума. Ови метали показују одличну механичку чврстоћу и електричну проводљивост, што их чини широко коришћеним у раним применама горивних ћелија.
Предности
- Висока проводљивост: Метални материјали показују одличну електричну проводљивост, што помаже у побољшању укупне ефикасности горивних ћелија.
- Јака механичка чврстоћа: Металне биполарне плоче поседују високу механичку чврстоћу, што им омогућава да издрже већи притисак и спољне ударе, што их чини погодним за примене великих размера.
- Добра обрадивост: Метални материјали се лако обликују штанцањем, ласерским сечењем и другим производним процесима, што резултира нижим трошковима и већом ефикасношћу производње.
Недостаци
- Слаба отпорност на корозију: Метали су склони корозији у електрохемијским реакцијама, посебно при дужем излагању водонику и кисеонику. То може довести до површинске оксидације и деградације, скраћујући њихов век трајања.
- Виши трошкови: Високоперформансни метали, попут нерђајућег челика и легура титанијума, су скупи. Поред тога, потреба за површинским третманима против корозије додатно повећава трошкове производње.
- Већа тежина: У поређењу са другим материјалима, металне биполарне плоче су теже, што може бити ограничење за примене осетљиве на тежину (нпр. аутомобилска индустрија).
Апликације
Металне биполарне плоче се обично користе у системима горивних ћелија којима је потребна велика чврстоћа и велика излазна снага. На пример, у великим системима за производњу енергије горивних ћелија или индустријској опреми велике снаге, металне биполарне плоче се широко примењују због своје одличне чврстоће и издржљивости.
2. Графитна биполарна плоча
Графитне биполарне плочесу један од најчешће коришћених материјала у горивним ћелијама. Сам графит показује одличну електричну проводљивост, отпорност на корозију и стабилност на високим температурама. Са напретком у технологији обраде графита, графитне биполарне плоче су постепено постале доминантне у применама горивних ћелија.
Предности
- Одлична отпорност на корозију: Графит показује изузетну отпорност на водоник, кисеоник и киселе средине, што омогућава графитним биполарним плочама да одрже стабилне перформансе током дуготрајне употребе.
- Мала тежина: Због ниске густине графита, графитне биполарне плоче су лагане, што их чини идеалним за примене осетљиве на тежину, као што су возила са горивним ћелијама (FCEV).
- Висока проводљивост: Графитова супериорна електрична проводљивост доприноси побољшаној укупној ефикасности батерије.
Недостаци
- Крхкост: Графит је релативно крхак и недостаје му жилавост, што га чини склоним пуцању под високим притиском или јаким вибрацијама.
- Сложена обрада: Иако се графит може обрађивати машински, производња графитних биполарних плоча захтева високопрецизну израду, коју је тешко контролисати. Поред тога, употреба мазива током производње повећава трошкове.
- Апсорпција влаге: Графит је хигроскопан и накупљање влаге може негативно утицати на његову проводљивост и отпорност на корозију, посебно у влажним срединама.
Апликације
Графитне биполарне плоче се често користе у малим и средњим системима горивних ћелија, посебно у транспортним применама као што су електрична возила са горивним ћелијама (FCEV). Њихова мала тежина и отпорност на корозију чине их веома погодним за ове сценарије.
3. Композитна графитна биполарна плоча
Композитне графитне биполарне плоче су нови тип композитног материјала формираног комбиновањем графита са другим материјалима (као што су смоле и угљенична влакна). Предност композитног графита лежи у његовој способности да задржи предности графита, а да притом компензује његову кртост и изазове обраде додавањем других материјала.
Предности
- Побољшана механичка чврстоћа: Укључивањем других материјала, композитни графит побољшава механичку чврстоћу сировина, ублажава графиту својствену кртост и смањује ризик од лома.
- Одлична отпорност на корозију: Композитни графит задржава врхунску отпорност на корозију, што га чини идеалним за дуготрајно излагање киселим срединама.
- Мања тежина и трошкови: Са мањом тежином и контролисаним трошковима производње, композитни графит нуди бољу исплативост од металних материјала.
Недостаци
- Комплексна обрада: Упркос предностима у перформансама, производња композитног графита захтева напредну технологију, а обезбеђивање униформности материјала остаје изазовно, што потенцијално утиче на стабилност биполарне плоче.
- Благо смањена проводљивост: Додавање других материјала може благо смањити укупну проводљивост, што утиче на ефикасност горивних ћелија у поређењу са чистим графитом.
Апликације
Композитне графитне биполарне плоче се широко користе у системима горивних ћелија којима је потребна висока механичка чврстоћа и дуг век трајања, посебно у транспорту, преносивим системима за производњу енергије и резервним системима за напајање. Са континуираним технолошким напретком, њихове могућности примене се брзо шире.
Време објаве: 25. септембар 2025.