Fuel cell bipolar plate na materyales at paghahanda-ⅱ

Graphite bipolar plate

Ang Graphite ay kasalukuyang pangunahing aplikasyon ng mga bipolar plate sa China dahil sa mataas na elektrikal na kondaktibiti, malakas na kemikal at thermal katatagan, at paglaban sa kaagnasan. Ang grapayt ay isang maliliit at malutong na materyal na may mababang lakas at mataas na brittleness. Hindi nito matugunan ang mga kinakailangan ng higpit ng hangin ng mga plate na bipolar. Kailangan itong paulit-ulit na pinapagbinhi at carbonized upang makagawa ng mga di-porous graphite plate.

Hindi porous Mga plato ng grapayt sa pangkalahatan ay inihanda sa pamamagitan ng pag -graphitize ng carbon powder/grapayt na pulbos at graphitized resin sa ilalim ng mataas na temperatura (2500 ° C) na mga kondisyon. Ang prosesong ito ay nangangailangan ng mahigpit na mga pamamaraan ng pag -init, kaya mahaba ang cycle ng produksyon at mataas ang gastos. Bilang karagdagan, ang mga bagong pores ay maaaring lumitaw dahil sa pagsingaw ng mga impurities pagkatapos ng graphitization, na nagreresulta sa isang porosity na 20% hanggang 30% sa ibabaw ng grapayt plate. Ang pagkakaroon ng mga pores ay may panganib na magdulot ng pagtagas ng PEMFC, sa gayon binabawasan ang konsentrasyon ng mga gas na reaksyon at sa gayon binabawasan ang pagganap ng salansan. Samakatuwid, ang grapayt plate ay kailangang ma -impregnate upang mabawasan ang porosity nito at pagbutihin ang kalidad ng ibabaw nito. Sa kasalukuyan, ang pinaka-malawak na ginagamit ay pagkatapos ng paulit-ulit na pinapagbinhi na mga di-porous na mga sheet ng grapayt.

Makinanggrapayt plate

Karamihan sa mga tagagawa ng domestic ay gumagamit ng artipisyal na pagproseso ng mekanikal na grapiko upang makamit ito.Ang mga hakbang sa proseso ay higit na kasama ang:

. Pagkatapos ang materyal na carbon ay pinapagbinhi ng aspalto, inihurnong, at pagkatapos ay pinainit sa isang electric furnace sa 2 500 hanggang 3 000 ℃ upang mag -graphit.

(2) paghiwa: humigit -kumulang hiwa ayon sa laki ng bipolar plate;

. Karaniwan itong pinapagbinhi sa loob ng 24 na oras, at pagkatapos ay init na ginagamot upang palakasin ang dagta. Depende sa resin ng impregnation, nahahati sa phenolic na pinapagbinhi na grapayt at furfural na alkohol na pinapagbinhi ng grapayt;

.

(5) Pag -ukit: Ang pag -ukit ay isang pangunahing hakbang sa pagproseso ng bipolar plate. Ang dimensional na pagpapaubaya ng plate ng bipolar at ang kalidad ng patlang ng daloy ay nakasalalay sa kawastuhan ng makina ng pag -ukit.

Dahil sa mababang lakas at brittleness ng mga graphite plate, ang pamamaraang ito sa pagproseso ay hindi angkop para sa pagbuo ng mga ultra-manipis na mga plate na bipolar (mas mababa sa 1.5 mm). Ang pamamaraang ito ay maaaring maging sanhi ng labis na alitan sa pagitan ng tool at grapayt, na nagreresulta sa hindi magandang dimensional na kawastuhan at kalidad ng ibabaw ng plate na bipolar. Natagpuan ni Lei na sa panahon ng proseso ng machining, ang grapayt ay durog sa maliit na mga partikulo at pinong alikabok, at ang tool ay sumailalim sa mataas na epekto at compressive stress sa tip. Ang pagproseso ng channel ng daloy ay nagdaragdag din ng kabuuang gastos. Samakatuwid, ang pamamaraang ito ay unti -unting naging tanyag sa ibang bansa. Na tinanggal, ang karamihan sa mga dayuhang tagagawa ay nagpatibay ng paghuhulma ng iniksyon o mga pamamaraan ng paggawa ng compression.

Iniksyon na hinubog ang grapayt plate

Ang iniksyon na paghubog ng grapayt plate ay upang pakainin ang isang tiyak na proporsyon ng grapayt at dagta na pinaghalong mula sa hopper ng iniksyon na paghubog ng makina sa bariles. Ang pinainit at natunaw na halo ay na -injected sa saradong amag sa pamamagitan ng nozzle sa ilalim ng presyon. Matapos ang paglamig at paghuhubog, ang produkto ay na -demoulded. . Upang mapagbuti ang conductivity ng bipolar plate, ang ilang metal na pulbos ay maaaring maidagdag sa halo, habang ang carbon fiber o ceramic fiber ay maaaring maidagdag upang mapabuti ang lakas ng mekanikal. Gayunpaman, ang paghuhulma ng iniksyon ay mayroon ding maraming mga kawalan, tulad ng mahabang pag -alis ng binder (hanggang sa 7 araw), pag -crack sa makapal na mga seksyon, dimensional na mga limitasyon, at mga depekto. Ang karagdagang graphitization ay maaaring mapabuti ang mga katangian ng sheet, ngunit ito ay makabuluhang madaragdagan ang gastos at, samakatuwid, ang pamamaraan ay hindi angkop para sa malakihang paggawa.

Molded Graphite Sheet

Upang malutas ang mga problema ng mataas na gastos sa pagproseso at malakihang paggawa, sinimulan ng mga mananaliksik na gamitin ang proseso ng paghubog upang gumawa ng mga plate na bipolar. Ang daloy ng proseso ay: ihanda muna ang halo-halong materyal ng grapayt na pulbos at dagta, pagkatapos ay i-pre-process ang halo-halong materyal at amag, gamitin ang temperatura ng pagtunaw ng polimer at isang tiyak na presyon upang gawin ang daloy ng pulbos sa amag at punan ang buong lukab, at pagkatapos ay nakuha ang bipolar plate pagkatapos ng pag-demoulding solidify. Kung ang malagkit ay isang thermosetting plastic, karaniwang tatagal lamang ng ilang minuto upang palakasin at i -demold; Kung ang malagkit ay isang thermoplastic, ang amag ay kailangang palamig sa isang temperatura sa ilalim ng natutunaw na punto ng malagkit bago ang pag -demoulding.

Ang paghusga mula sa kasalukuyang aktwal na operasyon ng mga sasakyan ng cell ng hydrogen fuel sa China, ang mga komersyal na sasakyan tulad ng mga pampasaherong kotse, mga sasakyan ng logistik, mga trak ng kalinisan, at mga forklift ay naging pangunahing mga modelo sa merkado. Ang mga senaryo ng paggamit ng mataas na dalas ng mga komersyal na sasakyan ay tumutukoy sa kanilang mga kinakailangan para sa tibay ng mga bahagi. mas mataas. Ang mga graphite bipolar plate ay mas angkop para sa kasalukuyang pagpapakita ng operasyon ng mga fuel cell komersyal na sasakyan dahil sa kanilang mahabang tibay.

Metal Bipolar Plate

Kung ikukumpara sa mga graphite bipolar plate, ang mga plate na metal na bipolar ay may mahusay na elektrikal na kondaktibiti, thermal conductivity, machinability, mas kaunting mga proseso ng pagmamanupaktura, ay maaaring makagawa ng mga ultra-manipis na mga plate na bipolar, at ang proseso ng paggawa ng masa ay mature, na maaaring mabawasan ang dami. Ang mga gastos sa produksyon ay nakakaakit ng maraming pansin. Sa ngayon, hindi kinakalawang na asero, haluang metal na haluang metal, haluang metal, nikel na haluang metal, haluang metal at metal matrix composite na mga materyales ay ginamit sa paggawa ng plate ng bipolar.