Bipolarne plošče z gorivnimi celicami in priprava-ⅱ

Grafitna bipolarna plošča

Grafit je trenutno glavna uporaba bipolarnih plošč na Kitajskem zaradi visoke električne prevodnosti, močne kemijske in toplotne stabilnosti ter korozijske odpornosti. Grafit je porozen in krhek material z nizko močjo in visoko krhkostjo. Ne more izpolniti zahtev glede tesnosti zraka bipolarnih plošč. Za izdelavo neporoznih grafitnih plošč ga je treba večkrat impregnirati in karbonizirati.

Nerozno grafitne plošče se običajno pripravijo z grafitizacijo ogljikovega prahu/grafita v prahu in grafitizirano smolo pod visokimi temperaturami (2500 ° C) pogoji. Ta postopek zahteva stroge ogrevalne postopke, zato je proizvodni cikel dolg in stroški visoki. Poleg tega se lahko pojavijo nove pore zaradi izhlapevanja nečistoč po grafitizaciji, kar ima za posledico poroznost 20% do 30% na površini grafitne plošče. Obstoj pore tvega, da povzroči uhajanje PEMFC, s čimer se zmanjša koncentracija reakcijskih plinov in s tem zmanjša zmogljivost sklada. Zato je treba grafitno ploščo impregnirati, da se zmanjša njena poroznost in izboljša kakovost površine. Trenutno je najpogosteje uporabljen po ponavljajočih se impregniranih neporoznih grafitnih listih.

Obdelanografitna plošča

Večina domačih proizvajalcev za doseganje tega uporabi umetno grafitno mehansko obdelavo. Procesni koraki vključujejo predvsem:

(1) Priprava surovin: koks in asfalt zmešajte pri temperaturi od 1 000 do 1 300 ℃ in koks, da tvori ogljik. Nato ogljikov material impregniramo z asfaltom, pečemo in nato segrejemo v električni peči pri 2 500 do 3 000 ℃ do grafitiziranega.

(2) rezanje: grobo rezino glede na velikost bipolarne plošče;

(3) Impregnacija: Ko se grafitne rezine impregnirajo s smolo, je namen impregnacije napolniti pore na površini in znotraj grafita s sintetično smolo. Običajno se impregnira 24 ur in nato toplotno obdelano za strjevanje smole. Glede na impregnacijsko smolo, razdeljeno na fenolno impregnirano grafit in furfuralni alkohol, impregniran z grafitom;

(4) Brušenje: Ker je velikost po rezanju relativno groba, površinska konca impregnirane grafitne plošče pa je tudi slaba, je potrebna groba brušenje, srednje brušenje in fino brušenje;

(5) Graviranje: Graviranje je ključni korak pri obdelavi bipolarnih plošč. Dimenzijska toleranca bipolarne plošče in kakovost pretočnega polja sta odvisna od natančnosti graviranega stroja.

Zaradi nizke trdnosti in krhtice grafitnih plošč ta metoda obdelave ni primerna za oblikovanje ultra tankih bipolarnih plošč (manj kot 1,5 mm). Ta metoda lahko povzroči prekomerno trenje med orodjem in grafitom, kar ima za posledico slabo dimenzijsko natančnost in kakovost površine bipolarne plošče. Lei je ugotovil, da se med postopkom obdelave grafit zdrobi v majhne delce in fini prah, orodje pa je podvrženo visokemu udarcu in tlačnemu stresu na konici. Obdelava pretočnega kanala tudi poveča skupne stroške. Zato je ta metoda postopoma postala priljubljena v tujini. Večina tujih proizvajalcev je odpravljena, da sprejmejo injiciranje ali stiskanje metod proizvodnje.

Oblikovana grafitna plošča

Vbrizgavanje grafitne plošče je, da v sod dovajamo določen delež grafitne in smole mešanice iz košarice za vbrizgavanje. Ogrevana in stopljena zmes se vbrizga v zaprti kalup skozi šobo pod pritiskom. Po ohlajanju in oblikovanju je izdelek demolliran. . Za izboljšanje prevodnosti bipolarne plošče lahko mešanici dodamo nekaj kovinskega prahu, medtem ko lahko dodamo ogljikovo ali keramično vlakno za izboljšanje mehanske trdnosti. Vendar pa ima vbrizgavanje tudi številne pomanjkljivosti, kot so dolgo odstranjevanje veziva (do 7 dni), razpoka v debelih odsekih, dimenzijske omejitve in okvare. Nadaljnja graficizacija lahko izboljša lastnosti lista, vendar bo to znatno povečalo stroške, zato metoda ni primerna za obsežno proizvodnjo.

Oblikovan grafitni list

Da bi rešili težave z visokimi stroški predelave in obsežne proizvodnje, so raziskovalci začeli uporabljati postopek oblikovanja za izdelavo bipolarnih plošč. Procesni tok je: najprej pripravite mešani material grafitnega prahu in smole, nato predhodno obdelajte mešani material in kalup, uporabite temperaturo taljenja polimera in določen tlak, da se prah pretaka v kalup in napolni celotno votlino, nato pa dobite bipolarno ploščo po demolificiranju. Če je lepilo termosetno plastiko, običajno traja le nekaj minut, da se strdi in zapusti; Če je lepilo termoplastično, je treba kalup ohladiti na temperaturo pod talilno točko lepila, preden se demilira.

Sodeč iz trenutnega dejanskega delovanja vozil vodikovih gorivnih celic na Kitajskem, so komercialna vozila, kot so potniški avtomobili, logistična vozila, sanitarni tovornjaki in viličarji, postali glavni modeli na trgu. Visokofrekvenčni scenariji komercialnih vozil določajo njihove zahteve za trajnost delov. višje. Grafitne bipolarne plošče so bolj primerne za trenutno demonstracijsko delovanje gospodarskih vozil gorivnih celic zaradi njihove dolge trajnosti.

Kovinska bipolarna plošča

V primerjavi z grafitnimi bipolarnimi ploščami imajo kovinske bipolarne plošče dobro električno prevodnost, toplotna prevodnost, obdelovalnost, manj proizvodnih procesov, lahko ustvarijo ultra tanke bipolarne plošče, proces mase pa je zrel, kar lahko močno zmanjša količino. Stroški proizvodnje so pritegnili veliko pozornosti. Zaenkrat so pri proizvodnji bipolarnih plošč uporabljeni nerjavni jeklo, aluminijeva zlitina, titanijeva zlitina, nikljeva zlitina, bakrena zlitina in kovinska matrična kompozitna materiali.