Analiza pomembnih komponent gorivne celice: grafitna bipolarna plošča

Bipolarna plošča, znana tudi kot kolektorska plošča, je ena od pomembnih jedrnih komponent gorivnih celic. Zahteva se naslednje funkcije in lastnosti: ločeno gorivo in oksidant, preprečevanje prenosa plina;Zbiranje in prevajanje toka, visoka prevodnost;Oblikovan in obdelan pretočni prehod lahko enakomerno porazdeli plin v reakcijsko plast elektrode za reakcijo elektrode;Lahko odvaja toploto, ohranja enakomerno polje temperature baterije;odpornost proti koroziji, udarcem in vibracijam;Tanka debelina, majhna teža, poceni, enostavna obdelava, primerna za serijsko proizvodnjo.Bipolarne plošče iz grafitnega materiala so trenutno najpogosteje uporabljene bipolarne plošče v PEMFC, ki imajo dobro električno prevodnost, toplotno prevodnost, stabilnost in odpornost proti koroziji itd. Hkrati pa obstajajo nekatere pomanjkljivosti, kot so relativno slabe mehanske lastnosti, večja krhkost, lahka zlomljivost in visoki stroški zaradi težav pri obdelavi.

Predstavitev grafitne bipolarne ploščeï¼

Bipolarne plošče iz grafita imajo dobro električno prevodnost, toplotno prevodnost in odpornost proti koroziji in so najpogosteje uporabljene bipolarne plošče v PEMFC.Vendar pa so tudi njegove pomanjkljivosti bolj očitne: 1. Grafitizacijska temperatura grafitne plošče je običajno višja od 2500°C, kar je treba izvesti v skladu s strogim postopkom segrevanja, čas pa je dolg;2, postopek mehanske obdelave je počasen, cikel je dolg in natančnost stroja je visoka, kar ima za posledico visoke stroške grafitne plošče;3, grafit je krhek, končno ploščo je treba skrbno namestiti, montaža je težka;4, grafit je porozen material, zato mora plošča imeti nekaj milimetrov debeline, da se zagotovi ločitev reakcijskega plina, kar ima za posledico nizko gostoto samega materiala, vendar je teža končnega izdelka večja.

Obstoj por slabo vpliva na lastnosti grafitne plošče, zato je treba grafitno ploščo obdelati, da zmanjšamo poroznost in izboljšamo kakovost grafitne plošče.

1, uporaba grafitne plošče, impregnirane s smolo ali silikatom, lahko zmanjša poroznost, šanghajska univerza Jiaotong z uporabo vakuumskega tlaka za impregnacijo koncentrirane raztopine natrijevega silikata za zmanjšanje poroznosti grafitne plošče za več kot 70%.

Kot je prikazano na sliki 2, se za pripravo vnaprej oblikovanih delov iz kosmičev grafitnih vlaken uporablja nizkocenovna metoda brizganja, nato pa se ogljikovo tesnilo s kemično penetracijo hlapov uporabi za pridobitev bipolarnih plošč z odlično zrakotesnostjo in visoko prevodnostjo. Vendar pa je metoda kemične parne penetracije dražja, saj predstavlja 70 % stroškov.

Priprava grafitne bipolarne ploščeï¼

Toner ali grafitni prah se zmeša z grafitizirano smolo, oblikuje v stiskalnici in grafitizira pri visoki temperaturi (običajno pri 2200~2800C) v redukcijski atmosferi ali pod vakuumom.Nato se grafitna plošča impregnira, da zatesni luknjo, nato pa se s strojem za numerično krmiljenje obdela potreben prehod plina na njeni površini.VISOKOTEMPERATURNA GRAFITIZACIJA IN STROJNA OBDELAVA PLINSKIH KANALOV STA GLAVNI RAZLOG ZA VISOKE STROŠKE BIPOLARNIH PLOŠČ, PRI KJER STROJNA OBDELAVA PREDSTAVLJA skoraj 60 % CELOTNIH STROŠKOV GORIVNIH CELIC.