Ano ang isang graphite bipolar plate?

Graphite bipolar plateay isang mahalagang bahagi na ginagamit sa mga kagamitang electrochemical tulad ng mga fuel cell at electrolyzer, kadalasang gawa sa mga high-purity graphite na materyales. Ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga electrochemical reaksyon, pangunahing ginagamit upang magsagawa ng kasalukuyang, ipamahagi ang mga reaksyon ng gas (tulad ng hydrogen at oxygen), at magkahiwalay na mga lugar ng reaksyon. Dahil ang dalawang panig nito ay nakikipag-ugnayan sa anode at cathode ng katabing solong mga selula, na bumubuo ng isang "bipolar" na istraktura (isang gilid ay ang anode flow field at ang kabilang panig ay ang cathode flow field), ito ay pinangalanang bipolar plate.

Ang istraktura ng graphite bipolar plate

Ang mga graphite bipolar plate ay karaniwang binubuo ng mga sumusunod na bahagi:
1. Field ng Daloy: Ang ibabaw ng bipolar plate ay idinisenyo na may isang kumplikadong istraktura ng field ng daloy upang pantay na ipamahagi ang reaksyong gas (tulad ng hydrogen, oxygen o hangin) at ilabas ang nabuong tubig.

2. Conductive layer: Ang materyal na graphite mismo ay may mahusay na conductivity at maaaring magsagawa ng kasalukuyang mahusay.

3. Lugar ng pagbubuklod: Ang mga gilid ng bipolar plate ay karaniwang idinisenyo na may mga istrukturang sealing upang maiwasan ang pagtagas ng gas at pagtagos ng likido.

4. Mga cooling channel (opsyonal): Sa ilang mga application na may mataas na pagganap, ang mga cooling channel ay maaaring idisenyo sa loob ng mga bipolar plate upang ayusin ang operating temperature ng kagamitan.

Mga function ng graphite bipolar plates

1. Conductive function:

Bilang electrode ng electrochemical equipment, ang bipolar plate ay responsable para sa pagkolekta at pagsasagawa ng kasalukuyang upang matiyak ang mahusay na output ng elektrikal na enerhiya.
2. Pamamahagi ng gas:

Sa pamamagitan ng disenyo ng flow channel, ang bipolar plate ay pantay na namamahagi ng reaction gas sa catalyst layer, na nagtataguyod ng electrochemical reaction.
3. Paghihiwalay ng mga zone ng reaksyon:

Sa isang fuel cell o electrolyzer, pinaghihiwalay ng mga bipolar plate ang mga lugar ng anode at cathode, na pumipigil sa paghahalo ng mga gas.
4. Pag-alis ng init at pagpapatuyo:

Ang mga bipolar plate ay nakakatulong na i-regulate ang operating temperature ng equipment at naglalabas ng tubig o iba pang by-product na nabuo ng reaksyon.
5. Suporta sa mekanikal:

Ang mga bipolar plate ay nagbibigay ng suporta sa istruktura para sa electrode ng lamad, na tinitiyak ang katatagan at tibay ng kagamitan.

Bakit pipiliin ang grapayt bilang materyal na bipolar plate?

Materyal na katangian ng graphite bipolar plates
●Mataas na conductivity:

Ang bulk resistivity ng graphite ay kasing baba ng 10-15μΩ.cm (mas mahusay kaysa sa 100-200 μΩ·cm ngmetal na bipolar plate).

●paglaban sa kaagnasan:

Halos walang kaagnasan sa acidic na kapaligiran ng mga fuel cell (pH 2-3), at ang buhay ng serbisyo ay maaaring umabot ng higit sa 20,000 oras .

●Magaan:

Ang density ay humigit-kumulang 1.8 g/cm3 (7-8 g/cm3 para sa metal na bipolar plate), na kapaki-pakinabang para sa pagbabawas ng timbang sa mga aplikasyon ng sasakyan.

●Ari-arian ng hadlang sa gas:

Ang siksik na istraktura ng grapayt ay maaaring epektibong maiwasan ang pagtagos ng hydrogen at may mataas na kaligtasan.

●Madaling pagproseso:

Ang materyal na graphite ay madaling iproseso at maaaring i-customize ang mga kumplikadong disenyo at sukat ng channel ng daloy ayon sa mga pangangailangan.

Paano ginagawa ang mga graphite bipolar plate?

Ang proseso ng produksyon nggraphite bipolar platekasama ang sumusunod:
●Paghahanda ng hilaw na materyal:

Gumamit ng mataas na kadalisayan (>99.9%) natural na graphite o artipisyal na graphite powder.

Magdagdag ng dagta (tulad ng phenolic resin) bilang isang binder upang mapahusay ang mekanikal na lakas.

●Compression Molding:

Ang pinaghalong materyal ay itinuturok sa isang amag at pinindot sa ilalim ng mataas na temperatura (200-300 ℃) at mataas na presyon (>100 MPa).

●Paggamot sa graphitization:

Ang pag-init sa 2500-3000 ℃ sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran ay nagiging sanhi ng mga hindi carbon na elemento na mag-volatilize at bumuo ng isang siksik na istraktura ng grapayt.

●Pagproseso ng runner:

Gumamit ng mga CNC machine o laser para mag-ukit ng serpentine, parallel o interdigitated channels (depth 0.5-1 mm).

●Paggamot sa ibabaw:

Ang impregnation na may resin o metal (tulad ng ginto, titanium) na patong ay binabawasan ang paglaban sa pakikipag-ugnay at pinapabuti ang resistensya ng pagsusuot.

Ano ang mga aplikasyon ng graphite bipolar plates?

1. Fuel Cell:

- Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)

- Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

- Direktang Methanol Fuel Cell (DMFC)

2. Electrolyzer:

- Produksyon ng hydrogen sa pamamagitan ng electrolysis ng tubig

- Industriya ng chlor-alkali

3. Sistema ng pag-iimbak ng enerhiya:

- Daloy ng baterya

4. Industriya ng Kemikal:

- Electrochemical Reactor

5. Pananaliksik sa laboratoryo:

- Pagbuo ng prototype at pagsubok ng mga fuel cell at electrolyzer

ibuod

Graphite bipolar platesay mga pangunahing bahagi ng mga kagamitang electrochemical tulad ng mga fuel cell at electrolyzer, at may maraming function tulad ng conductivity, pamamahagi ng gas, at paghihiwalay ng mga lugar ng reaksyon. Sa pag-unlad ng teknolohiya ng malinis na enerhiya, ang mga graphite bipolar plate ay lalong ginagamit sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya, mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya, produksyon ng kemikal na hydrogen at iba pang larangan.