Графитна биполарна плочаје кључна компонента која се користи у електрохемијској опреми као што су горивне ћелије и електролизери, обично направљена од графитних материјала високе чистоће. Игра виталну улогу у електрохемијским реакцијама, углавном се користи за провођење струје, дистрибуцију реакционих гасова (као што су водоник и кисеоник) и одвајање реакционих подручја. Пошто његове две стране додирују аноду и катоду суседних појединачних ћелија, формирајући „биполарну“ структуру (једна страна је анодно поље протока, а друга страна је катодно поље протока), назива се биполарна плоча.
Структура графитне биполарне плоче
Графитне биполарне плоче се обично састоје од следећих делова:
1. Поље протокаПовршина биполарне плоче је дизајнирана са сложеном структуром поља протока како би се равномерно распоредио реакциони гас (као што су водоник, кисеоник или ваздух) и испустила настала вода.
2. Проводни слојГрафит сам по себи има добру проводљивост и може ефикасно проводити струју.
3. Подручје заптивањаИвице биполарних плоча су обично дизајниране са заптивним структурама како би се спречило цурење гаса и продор течности.
4. Канали за хлађење (опционо)У неким високоперформансним апликацијама, канали за хлађење могу бити пројектовани унутар биполарних плоча како би се регулисала радна температура опреме.
Функције графитних биполарних плоча
1. Проводна функција:
Као електрода електрохемијске опреме, биполарна плоча је одговорна за сакупљање и провођење струје како би се осигурала ефикасна производња електричне енергије.
2. Дистрибуција гаса:
Захваљујући дизајну канала за проток, биполарна плоча равномерно распоређује реакциони гас на слој катализатора, подстичући електрохемијску реакцију.
3. Раздвајање реакционих зона:
У горивној ћелији или електролизеру, биполарне плоче раздвајају анодну и катодну област, спречавајући мешање гасова.
4. Одвођење топлоте и одводњавање:
Биполарне плоче помажу у регулисању радне температуре опреме и испуштању воде или других нуспроизвода насталих реакцијом.
5. Механичка подршка:
Биполарне плоче пружају структурну потпору мембранској електроди, осигуравајући стабилност и издржљивост опреме.
Зашто изабрати графит као материјал за биполарне плоче?
Материјална својства графитних биполарних плоча
●Висока проводљивост:
Отпорност графита у маси је само 10-15 μΩ·cm (боља од 100-200 μΩ·cmметална биполарна плоча) .
●Отпорност на корозију:
Готово да нема корозије у киселој средини горивних ћелија (pH 2-3), а век трајања може достићи више од 20.000 сати.
●Лагана:
Густина је око 1,8 г/цм3 (7-8 г/цм3 за металну биполарну плочу), што је корисно за смањење тежине у возилима.
●Својство гасне баријере:
Густа структура графита може ефикасно спречити продор водоника и има високу безбедност.
●Једноставна обрада:
Графитни материјал се лако обрађује и може прилагодити сложене дизајне и величине канала протока према потребама.
Како се производе графитне биполарне плоче?
Процес производњеграфитна биполарна плочаукључује следеће:
●Припрема сировина:
Користите природни графит високе чистоће (>99,9%) или вештачки графит у праху.
Додајте смолу (као што је фенолна смола) као везиво за побољшање механичке чврстоће.
●Компресијско калуповање:
Мешани материјал се убризгава у калуп и пресује под високом температуром (200-300 ℃) и високим притиском (> 100 MPa).
●Обрада графитизације:
Загревање на 2500-3000℃ у инертној атмосфери доводи до испаравања неугљеничних елемената и формирања густе графитне структуре.
●Обрада тркача:
Користите CNC машине или ласере за изрезбарење серпентинских, паралелних или испреплетених канала (дубина 0,5-1 мм).
●Површински третман:
Импрегнација смолом или металним (као што су злато, титанијум) премазом смањује контактни отпор и побољшава отпорност на хабање.
Које су примене графитних биполарних плоча?
1. Горивна ћелија:
- Горивна ћелија са мембраном за измену протона (PEMFC)
- Горивна ћелија са чврстим оксидом (SOFC)
- Директна метанолска горивна ћелија (DMFC)
2. Електролизер:
- Производња водоника електролизом воде
- Хлор-алкална индустрија
3. Систем за складиштење енергије:
- Проточна батерија
4. Хемијска индустрија:
- Електрохемијски реактор
5. Лабораторијска истраживања:
- Развој прототипа и тестирање горивних ћелија и електролизера
Сумирај
Графитне биполарне плочесу основне компоненте електрохемијске опреме као што су горивне ћелије и електролизери, и имају вишеструке функције као што су проводљивост, дистрибуција гаса и раздвајање реакционих подручја. Са развојем технологије чисте енергије, графитне биполарне плоче се све више користе у возилима са новом енергијом, системима за складиштење енергије, производњи хемијског водоника и другим областима.
Време објаве: 31. март 2025.