В сферата на технологията на горивните клетки графитните биполярни плочи стоят като крайъгълен компонент, улеснявайки ефективната работа на горивните клетки чрез отделяне на реактивни газове, събиране на ток и осигуряване на механична опора. Като водещ доставчик на графитни биполярни плочи, ние разбираме основната роля, която играят добавките за подобряване на производителността, издръжливостта и ефективността на разходите на тези плочи. В този блог ще се задълбочим в значението на добавките в графитните биполярни плочи и ще проучим как те допринасят за цялостното съвършенство на системите с горивни клетки.
Разбиране на графитните биполярни плочи
Преди да обсъдим ролята на добавките, важно е да имате ясно разбиране за графитните биполярни плочи. Тези плочи обикновено са изработени от графитни материали поради тяхната отлична електропроводимост, химическа стабилност и устойчивост на корозия. Те се използват в горивни клетки с протонна обменна мембрана (PEMFC), които се използват широко в автомобилни, стационарни и преносими енергийни приложения.
Графитните биполярни плочи са отговорни за няколко критични функции в горивната клетка. Те разпределят реактивните газове (водород и кислород) равномерно по повърхността на електрода, осигурявайки ефективни електрохимични реакции. Те също така провеждат електрическия ток, генериран от реакциите на горивната клетка към външната верига. Освен това те осигуряват механична опора на мембранно-електродния възел (MEA), като го предпазват от повреда и поддържат структурната цялост на купчината горивни клетки.
Ролята на добавките в графитните биполярни плочи
1. Подобряване на електрическата проводимост
Една от основните функции на добавките в графитните биполярни плочи е да подобрят електрическата проводимост. Докато самият графит е добър проводник на електричество, добавянето на определени проводящи добавки може допълнително да намали електрическото съпротивление на плочите. Например въглеродните нанотръби (CNT) и графенът често се използват като добавки поради техните изключителни електрически свойства.
CNT имат високо аспектно съотношение и отлична електрическа проводимост, което им позволява да образуват проводима мрежа в графитната матрица. Тази мрежа осигурява допълнителни пътища за транспорт на електрони, намалявайки общото съпротивление на биполярната плоча. Графенът, от друга страна, е двуизмерен въглероден материал с висока подвижност на носителя. Когато е включен в графитни биполярни плочи, графенът може значително да подобри електрическата проводимост в равнината и през равнината.
Чрез подобряване на електрическата проводимост, добавките спомагат за увеличаване на мощността на горивната клетка. По-ниското съпротивление означава, че по-малко енергия се губи като топлина по време на провеждането на електрически ток, което води до по-ефективна система с горивни клетки. Това е особено важно при приложения с висока мощност, където минимизирането на енергийните загуби е от решаващо значение.
2. Подобряване на механичните свойства
Графитните биполярни плочи трябва да имат достатъчна механична якост, за да издържат на механичните натоварвания по време на сглобяването, работата и цикъла на горивната клетка. Добавките могат да играят жизненоважна роля за подобряване на механичните свойства на тези плочи.
Влакнести добавки като въглеродни влакна или стъклени влакна могат да бъдат добавени към графитната матрица за подобряване на нейната здравина и твърдост. Въглеродните влакна имат висока якост на опън и модул, което може да подсили графитната структура и да предотврати напукване и деформация. Стъклените влакна, от друга страна, са сравнително евтини и могат също да осигурят значително механично укрепване.
В допълнение към влакнестите добавки, някои керамични добавки могат да се използват за подобряване на твърдостта и устойчивостта на износване на графитните биполярни плочи. Например, частици от силициев карбид (SiC) могат да бъдат включени в графитната матрица, за да се увеличи нейната твърдост и да се намали износването по време на работа на горивната клетка. Това е особено важно при приложения, при които биполярните пластини са подложени на условия на високо налягане и висок поток.
3. Повишаване на устойчивостта на корозия
Средата на горивните клетки често е тежка, с наличието на корозивни реактивни газове и киселинни или алкални електролити. Графитните биполярни плочи трябва да имат добра устойчивост на корозия, за да осигурят дългосрочна стабилност и надеждност. Могат да се използват добавки за подобряване на устойчивостта на корозия на тези плочи.
Добавки от благородни метали като платина или паладий могат да се използват за образуване на защитен слой върху повърхността на графитната биполярна плоча. Тези метали са силно устойчиви на корозия и могат да предотвратят окисляването или корозията на графита от реактивните газове или електролити. Друг подход е използването на керамични добавки като титанов диоксид (TiO₂) или циркониев диоксид (ZrO₂). Тази керамика може да образува плътен и стабилен оксиден слой върху повърхността на плочата, осигурявайки бариера срещу корозия.
Чрез подобряване на устойчивостта на корозия, добавките могат да удължат експлоатационния живот на графитните биполярни плочи, намалявайки необходимостта от честа подмяна и поддръжка. Това е особено важно при широкомащабни приложения с горивни клетки, където времето за престой и разходите за поддръжка могат да бъдат значителни.
4. Оптимизиране на газопропускливостта
Правилното разпределение на газа е от съществено значение за ефективната работа на горивните клетки. Графитните биполярни плочи трябва да имат подходяща газопропускливост, за да се гарантира, че реактивните газове могат да достигнат равномерно до повърхността на електрода. Могат да се използват добавки за оптимизиране на газопропускливостта на тези плочи.
Порести добавки като активен въглен или мезопорест силициев диоксид могат да бъдат включени в графитната матрица за създаване на пореста структура. Тази пореста структура позволява на реактивните газове да дифундират по-лесно през биполярната плоча, подобрявайки разпределението на газа и ефективността на използване. В допълнение, някои добавки могат да се използват за контролиране на размера на порите и разпределението, като се гарантира, че пропускливостта на газ е в рамките на желания диапазон.
5. Намаляване на производствените разходи
В допълнение към подобряването на производителността, добавките могат също да помогнат за намаляване на производствените разходи на графитни биполярни плочи. Някои добавки могат да се използват за подобряване на обработваемостта на графитните материали, което улеснява производството на висококачествени биполярни плочи на по-ниска цена.
Например, свързващите вещества са вид добавка, която може да се използва за задържане на графитните частици заедно по време на производствения процес. Чрез използване на подходящи свързващи вещества, графитният прах може да бъде формован в желаната форма по-лесно, намалявайки времето за производство и разходите. Освен това, някои евтини добавки могат да се използват за частична замяна на по-скъпите графитни материали, без значително да се жертва производителността.
Нашите продуктови предложения
Като доставчик на графитни биполярни плочи, ние предлагаме широка гама от висококачествени графитни биполярни плочи с внимателно подбрани добавки, за да отговорим на разнообразните нужди на нашите клиенти. НашитеГрафитна биполярна плоча с горивни клеткипродуктите са проектирани да осигуряват отлична електрическа проводимост, механична якост, устойчивост на корозия и газопропускливост.
Освен биполярни плочи, ние доставяме и други графитни продукти като напрТокоприемници на графитна основаиГрафитен патронник. Тези продукти също са проектирани с най-новите технологии за добавки, за да осигурят оптимална производителност в различни приложения.
Заключение
Добавките играят многостранна и решаваща роля в графитните биполярни плочи. Те подобряват електрическата проводимост, подобряват механичните свойства, повишават устойчивостта на корозия, оптимизират газопропускливостта и намаляват производствените разходи. Като водещ доставчик в областта, ние се ангажираме да използваме най-новите технологии за добавки, за да произвеждаме високоефективни графитни биполярни плочи, които отговарят на развиващите се нужди на индустрията с горивни клетки.
Ако се интересувате от нашите графитни биполярни плочи или други графитни продукти, ви каним да се свържете с нас за доставка и преговори. Очакваме с нетърпение да работим с вас, за да стимулираме разработването на ефективни и устойчиви решения за горивни клетки.
Референции
- Zhang, X., & Wang, Y. (2018). Добавки в графитни биполярни плочи за горивни клетки: преглед. Journal of Power Sources, 375, 15 - 28.
- Wang, L., & Li, J. (2019). Влияние на добавките от въглеродни нанотръби върху електрическите и механичните свойства на графитните биполярни плочи. Въглерод, 145, 320 - 327.
- Chen, S., & Liu, H. (2020). Подобряване на устойчивостта на корозия на графитни биполярни плочи с керамични добавки. Electrochimica Acta, 330, 135212.