گرافىت قۇتۇپلۇق تاختىلار يېقىلغۇ باتارېيەسىدە قانداق ئىشلەيدۇ؟

I. گرافىت قوش قۇتۇپلۇق تاختىلارنىڭ سانائەت گۈللىنىشىدىكى مەركىزىي رولى

«قوش كاربون» نىشانى ۋە ھىدروگېن ئىقتىسادىنىڭ تېز تەرەققىي قىلىشى ئارقا كۆرۈنۈشىدە، يېقىلغۇ باتارېيەلىرى (بولۇپمۇ PEM يېقىلغۇ باتارېيەلىرى) سىناق باسقۇچىدىن كەڭ كۆلەمدە قوللىنىشقا ئۆتمەكتە. يولۇچىلار ئاپتوموبىلىدىن تارتىپ تارقاقلاشتۇرۇلغان ئېنېرگىيە ئىشلەپچىقىرىش سىستېمىسىغىچە، يېقىلغۇ باتارېيەلىرىنىڭ سىستېمىسىنىڭ ئۈنۈمى، ئۆمرى ۋە تەننەرخى كەسىپ رىقابىتىنىڭ مۇھىم كۆرسەتكۈچىگە ئايلىنىۋاتىدۇ.

بۇ سىستېمىدا، گرافىت قۇتۇپلۇق تاختا پەقەت «ياردەمچى تەركىب» بولۇپلا قالماي، يېقىلغۇ باتارېيەسى تۇرۇبىسىنىڭ ئىقتىدارىنى بەلگىلەيدىغان ئاساسلىق ئىقتىدار ئېلېمېنتلىرىنىڭ بىرى. تەتقىقاتلار شۇنى كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، قۇتۇپلۇق تاختايلار يېقىلغۇ باتارېيەسى تۇرۇبىسىنىڭ ئېغىرلىقىنىڭ تەخمىنەن %60-80 نى، تەننەرخىنىڭ %40-50 نى ئىگىلەيدۇ؛ ئۇلارنىڭ لايىھىسى ۋە ماتېرىيال تاللىشى سىستېمىنىڭ قۇۋۋەت زىچلىقى، چىدامچانلىقى ۋە ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخىگە بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ.

ئىشلەش مېخانىزمى نۇقتىسىدىن قارىغاندا، گرافىت قۇتۇپلۇق تاختىلار «ئېلېكترو توك ئۆتكۈزۈش، گاز تەقسىملەش، ئىسسىقلىق باشقۇرۇش ۋە قۇرۇلما قوللاش» قاتارلىق كۆپ خىل ئىقتىدارلارنى يۇقىرى دەرىجىدە بىرلەشتۈرۈش ئارقىلىق يېقىلغۇ باتارېيەسىنىڭ مۇقىم ۋە ئۈزلۈكسىز ئېلېكتروخىمىيىلىك رېئاكسىيەسىنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ، بۇ ئۇلارنى قاتلىمىدىكى ھەقىقىي «كۆپ فىزىكىلىق تۇتاشتۇرۇش يادرولۇق تەركىبىي قىسمى»غا ئايلاندۇرىدۇ.

II. يېقىلغۇ باتارېيەسىدىكى گرافىت قوش قۇتۇپلۇق تاختىلارنىڭ رولى ۋە ئىشلىتىش پىرىنسىپى 

ئادەتتىكى پروتون ئالماشتۇرۇش پەردىسى يېقىلغۇ باتارېيەسى (PEMFC) دا، گرافىت قۇتۇپلۇق تاختىلار پەردە ئېلېكترود قۇرۇلمىسىنىڭ (MEA) ئىككى تەرىپىگە جايلاشقان بولۇپ، قوش يۈزلۈك قۇرۇلمىسى ئارقىلىق يۈرۈشلۈك ئۇلانغان يېقىلغۇ باتارېيەسى بىرلىكلىرىنىڭ ئىقتىدارىنى بىرلەشتۈرىدۇ.

ئۇنىڭ ئىشلەش پىرىنسىپىنى تۆۋەندىكى تۆت بىرلەشتۈرۈلگەن جەريان ئارقىلىق چۈشىنىشكە بولىدۇ:

بىرىنچىسى توك توپلاش ۋە ئۆتكۈزۈش مېخانىزمى. يېقىلغۇ باتارېيەسى رېئاكسىيەسى جەريانىدا، ۋودورود ئانودتا ئېلېكترونلىرىنى يوقىتىدۇ، ۋە بۇ ئېلېكترونلار تاشقى توك يولى ئارقىلىق توك سۈپىتىدە چىقىرىلىدۇ. ئىككى قۇتۇپلۇق تاختا ئېلېكترونلارنى بىر باتارېيەدىن يەنە بىر باتارېيەگە يېتەكلەشكە مەسئۇل. گرافىتنىڭ ئىچكى ئېلېكتر ئۆتكۈزۈشچانلىقى 10⁴S/cm غا يېتىپ، ئوم يوقىتىشنى زور دەرىجىدە ئازايتىپ، شۇنىڭ بىلەن سىستېما ئۈنۈمىنى يۇقىرى كۆتۈرەلەيدۇ.

ئىككىنچىسى، رېئاكسىيە قىلغۇچى ماددىلارنىڭ توشۇش مېخانىزمى ۋە ئېقىم مەيدانىنى كونترول قىلىش. ئىككى قۇتۇپلۇق تاختا يۈزى ئېنىق ئېقىم قاناللىرى بىلەن پىششىقلاپ ئىشلەنگەن بولۇپ، ھىدروگېن ۋە ھاۋانى تەكشى تەقسىملەيدۇ ھەمدە رېئاكسىيە جەريانىدا ھاسىل بولغان سۇنى چىقىرىۋېتىدۇ. بۇ جەريان ئاساسەن گاز-سۇيۇقلۇق ئىككى باسقۇچلۇق ئېقىمنى كونترول قىلىش مەسىلىسى بولۇپ، ئۇنىڭ لايىھىسى ماسسا يۆتكەش ئۈنۈمى ۋە باتارېيە ئىقتىدارىنىڭ مۇقىملىقىغا بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ.

ئۈچىنچىسى، ئىسسىقلىق باشقۇرۇش مېخانىزمى. يېقىلغۇ باتارېيەسى ئىشلەش جەريانىدا ئىسسىقلىق ھاسىل قىلىدۇ؛ ئەگەر بۇ ئىسسىقلىقنى ئۈنۈملۈك تارقىتالمىسا، يەرلىك ئىسسىق نۇقتىلارنىڭ پەيدا بولۇشىغا ۋە پەردە ئېلېكترودلىرىنىڭ قېرىشىنى تېزلىتىشىگە سەۋەب بولىدۇ. گرافىتنىڭ ئېسىل ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى ئۇنىڭ تەكشىلىك ئىچىدە ئىسسىقلىقنى تېز ۋە تەكشى تارقىتىشىغا، شۇ ئارقىلىق تۇرۇبا ئىچىدە مۇقىم تېمپېراتۇرا مەيدانىنى ساقلىشىغا شارائىت ھازىرلايدۇ.

ئاخىرىدا، پېچەتلەش ۋە ئايرىش مېخانىزمى بار. قۇرۇلما لايىھىسى ۋە ماسلاشتۇرۇلغان پېچەتلەش سىستېمىسى ئارقىلىق، ئىككى قۇتۇپلۇق تاختا ھىدروگېن بىلەن ئوكسىگېننىڭ قاتتىق ئايرىلىشىنى كاپالەتلەندۈرىدۇ، گازنىڭ ئۆزئارا بۇلغىنىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ. بۇ پەقەت ئۈنۈمگە تەسىر كۆرسىتىپلا قالماي، يەنە سىستېما بىخەتەرلىكىگىمۇ بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ.

قىسقىسى، گرافىت قۇتۇپلۇق تاختىلارنىڭ ئىشلەش پىرىنسىپى يەككە فىزىكىلىق جەريان ئەمەس، بەلكى ئېلېكتر، ئىسسىقلىق، ئېقىم ۋە قۇرۇلما ئامىللىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان كۆپ مەيدانلىق تۇتاشتۇرۇلغان سىستېمىنىڭ سىنگېرىك ئۆز-ئارا تەسىرىنىڭ نەتىجىسى.

III. نېمە ئۈچۈن گرافىتنى تاللاش كېرەك: مۇھىم فىزىكىلىق خۇسۇسىيەتلەرنى تەھلىل قىلىش

گرافىت كۆپ خىل ئاچقۇچلۇق ئىقتىدار كۆرسەتكۈچلىرىدىكى ئومۇميۈزلۈك ئەۋزەللىكلىرى سەۋەبىدىن، تارىختا ۋە بۈگۈنكى كۈندە كەڭ قوللىنىلىۋاتقان ئىككى قۇتۇپلۇق تاختا ماتېرىيالىغا ئايلاندى.

ئېلېكتر خۇسۇسىيىتى جەھەتتىن ئېيتقاندا، گرافىت ئېلېكتر ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ناھايىتى ياخشى نامايان قىلىدۇ؛ ئۇنىڭ قاتلاملىق قۇرۇلمىسى ئېلېكترون توشۇش ئۈچۈن ئۈزلۈكسىز يول بىلەن تەمىنلەيدۇ، بۇ ئۇنى DOE تېخنىكىلىق ئۆلچىمىگە (ئۆتكۈزۈشچانلىقى > 100 S/cm) يېتىشتۈرۈش ئۈچۈن ئەڭ ياخشى ماتېرىيالغا ئايلاندۇرىدۇ.

خىمىيىلىك مۇقىملىقى جەھەتتە، گرافىت ئالاھىدە چىرىشكە چىداملىق. يېقىلغۇ باتارېيەسىنىڭ كىسلاتالىق ۋە يۇقىرى پوتېنسىياللىق مۇھىتىدا، مېتال ماتېرىياللار كۆپىنچە چىرىيدۇ ۋە پاسسىۋلىشىش قەۋىتىنى ھاسىل قىلىدۇ، بۇنىڭ بىلەن تېگىشىش چىدامچانلىقى ئاشىدۇ. ئەكسىچە، گرافىت تەبىئىي خىمىيىلىك ئىنېرتلىققا ئىگە بولۇپ، ئۇزۇن مۇددەتلىك مۇقىم ئىشلەشنى تەمىنلەيدۇ.

ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتىگە كەلسەك، گرافىت يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقىغا ئىگە بولۇپ، بۇ قەۋەت ئىچىدە تېمپېراتۇرانىڭ تەكشى تەقسىملىنىشىغا ياردەم بېرىدۇ ھەمدە يەرلىك قىزىپ كېتىش سەۋەبىدىن پەردە ئېلېكترودىنىڭ بۇزۇلۇشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ.

بۇنىڭدىن باشقا، گرافىت ناھايىتى ياخشى گاز توسۇش خۇسۇسىيىتىگە ئىگە (بۇ خۇسۇسىيەتنى سىڭدۈرۈش ئارقىلىق تېخىمۇ ياخشىلىغىلى بولىدۇ)، بۇ خۇسۇسىيەت ئارقىلىق ھىدروگېن ۋە ئوكسىگېننىڭ سىڭىپ كىرىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ ھەمدە سىستېمىنىڭ پۈتۈنلۈكىگە كاپالەتلىك قىلىدۇ.

قانداقلا بولمىسۇن، قۇرۇلۇش نۇقتىسىدىن قارىغاندا، گرافىتنىڭ زور چەكلىمىلىرى بار. مەسىلەن، ئۇ ناھايىتى مورت، پىششىقلاپ ئىشلەش تەس، ئادەتتە بىر قانچە مىللىمېتىر (>2-5 مىللىمېتىر) قېلىنلىقتا بولۇشى كېرەك، بۇ يېنىك ۋە يۇقىرى قۇۋۋەتلىك زىچلىقتىكى ئۈيۈم لايىھەسىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇشقا توسقۇنلۇق قىلىدۇ. شۇڭا، يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، بىرىكمە گرافىت ۋە مېتالنىڭ ئورنىنى ئالىدىغان ماتېرىياللار تەدرىجىي تەتقىقات نۇقتىسىغا ئايلاندى.

IV. كەسىپ يۈزلىنىشى ۋە كەلگۈسى ئىستىقبالى

يېقىلغۇ باتارېيەسىنىڭ سودىلىشىشى تېزلىشىۋاتقانلىقتىن، ئىككى قۇتۇپلۇق تاختا تېخنىكىسى تېز سۈرئەتتە تەرەققىي قىلماقتا، ئۇنىڭ تەرەققىياتى ئېنىقكى ماتېرىياللار ۋە ئىشلەپچىقىرىش جەھەتتىكى ئىلغارلىقنىڭ تۈرتكىسىدە يۈز بېرىۋاتىدۇ.

بىر تەرەپتىن، يولۇچىلار ئاپتوموبىلى ۋە يۇقىرى قۇۋۋەتلىك زىچلىقتىكى قوللىنىشچان ساھەلەردە، سانائەت ئەنئەنىۋى گرافىت قۇتۇپلۇق تاختىلاردىن مېتال قۇتۇپلۇق تاختىلارغا (مەسىلەن، داتلاشماس پولات ۋە تىتان قېتىشمىسى) تەدرىجىي ئۆتمەكتە. بۇ ماتېرىياللارنىڭ قېلىنلىقى مىللىمېتىردىن تۆۋەن بولالايدۇ، ھەمدە مۆھۈرلەش جەريانلىرى ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخىنى زور دەرىجىدە تۆۋەنلىتىپ، كۆپ مىقداردا ئىشلەپچىقىرىش تەلىپىنى قاندۇرىدۇ.

يەنە بىر تەرەپتىن، گرافىت كومپوزىت قۇتۇپلۇق تاختىلار ئۆتكۈنچى ھەل قىلىش چارىسى سۈپىتىدە ئوتتۇرىغا چىقماقتا. بۇ ماتېرىياللار رېشىن ۋە كاربون نانو تۇرۇبىسى قاتارلىق ئۆتكۈزگۈچ تولدۇرغۇچلارنى قوشۇش ئارقىلىق، مېخانىكىلىق كۈچنى ئاشۇرۇش ۋە پىششىقلاپ ئىشلەش تەننەرخىنى تۆۋەنلىتىش بىلەن بىرگە، يۇقىرى ئېلېكتر ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە چىرىشكە قارشى تۇرۇش ئىقتىدارىنى ساقلاپ قالالايدۇ.

شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، ئىلغار ئىشلەپچىقىرىش تېخنىكىلىرى (مەسىلەن، قوشۇمچە ئىشلەپچىقىرىش) قۇتۇپلۇق تاختا ئېقىم قاناللىرىنىڭ لايىھىسىنى تېخىمۇ مۇرەككەپ ۋە ئۈنۈملۈك قىلىپ، يېقىلغۇ باتارېيەسىنىڭ ئومۇمىي ئىقتىدارى ۋە ئېنېرگىيە ئىشلىتىش ئۈنۈمىنى ئاشۇرماقتا.

ئۇزۇن مۇددەت ئىچىدە، گرافىت قۇتۇپلۇق تاختىلار تۆۋەندىكى ساھەلەردە رىقابەت كۈچىنى ساقلاپ قالىدۇ:

● تۇراقلىق توك ئىشلەپچىقىرىش سىستېمىسى (بۇ يەردە باھا ۋە ئىشلىتىش مۇددىتى مۇھىم ئامىللار)

● تۆۋەن ۋە ئوتتۇرا دەرىجىلىك قۇۋۋەت ئىشلىتىش

● ئىشقارلىق ياكى ئالاھىدە ئىشلەش شارائىتىدىكى ئېلېكتروخىمىيىلىك سىستېمىلار

جۇڭگودىكى داڭلىق ئىشلەپچىقارغۇچى ۋە تەمىنلىگۈچى سۈپىتىدەگرافىت ئىككى قۇتۇپلۇق تاختىلارنىڭبو VET ئېنېرگىيە شىركىتى PEMFC ئۈچۈن ئەرزان، يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچلۈك ۋە مېخانىكىلىق جەھەتتىن چىداملىق ئىلغار گرافىت قۇتۇپلۇق تاختىلارنى ئىشلەپچىقاردى. VET ئېنېرگىيە شىركىتى يەنە گرافىتنىڭ ئۆزىگە خاس يۇقىرى ئېلېكتر ۋە ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ساقلاپ قېلىش بىلەن بىرگە، گاز ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە يۇقىرى كۈچلۈكلۈككە ئېرىشىش ئۈچۈن، قالدۇققا سىڭدۈرۈلگەن گرافىت ماتېرىياللىرىنى تەمىنلەيدۇ.

ئەڭ مۇھىمى،VET ئېنېرگىيەسىخاسلاشتۇرۇلغان گرافىت قۇتۇپلۇق تاختا لايىھەلەش تەلىپىنى قوللايدۇ. بىز تاختىلارنىڭ ئىككى تەرىپىنى ماشىنىدا ئىشلەپ، ئېقىم يولى ھاسىل قىلالايمىز، پەقەت بىر تەرىپىنى ماشىنىدا ئىشلەپ چىقىرالايمىز ياكى ماشىنىدا ئىشلەنمىگەن بوش تاختىلارنى تەمىنلىيەلەيمىز. بارلىق گرافىت تاختىلىرىنى سىزنىڭ تەپسىلىي تەلىپىڭىزگە ئاساسەن بىر تەرەپ قىلغىلى بولىدۇ. سىزنىڭ تېخىمۇ كۆپ سوئاللىرىڭىزنى كۈتۈپ تۇرىمىز.