Као добављач графитних биполарних плоча, разумем критичну улогу ових компоненти у системима горивних ћелија. Један од најзначајнијих изазова у перформансама графитних биполарних плоча је њихов унутрашњи отпор. Висок унутрашњи отпор може довести до губитака енергије, смањене ефикасности и на крају до нижих перформанси горивне ћелије. У овом посту на блогу, поделићу неке увиде о томе како смањити унутрашњи отпор графитних биполарних плоча.
Разумевање унутрашњег отпора графитних биполарних плоча
Пре него што уђемо у методе смањења унутрашњег отпора, неопходно је разумети шта га узрокује. Унутрашњи отпор графитних биполарних плоча је углавном због три фактора: електричне отпорности графитног материјала, контактног отпора између биполарне плоче и других компоненти у горивој ћелији и отпора узрокованог протоком електрона и јона унутар плоче.
На електричну отпорност графита утичу његова микроструктура, чистоћа и присуство било каквих нечистоћа. Графит са уређенијом структуром и вишом чистоћом генерално има нижи отпор. Отпор контакта се јавља на интерфејсу између биполарне плоче и слоја за дифузију гаса, слоја катализатора и других компоненти. На ову отпорност могу утицати храпавост површине, контактни притисак и присуство било каквог загађивача на интерфејсу. Отпор изазван протоком електрона и јона унутар плоче повезан је са дебљином плоче, порозношћу и дистрибуцијом проводних путања.
Побољшање графитног материјала
Један од најефикаснијих начина за смањење унутрашњег отпора графитних биполарних плоча је побољшање квалитета самог графитног материјала.
Избор графита високе - чистоће
Графит високе - чистоће има мање нечистоћа које могу да ометају проток електрона. Приликом одабира графита за биполарне плоче, кључно је одабрати материјале са високим садржајем угљеника. На пример, графит са садржајем угљеника од преко 99% може значајно смањити електричну отпорност. Графит високе - чистоће такође има стабилнију структуру, што помаже у одржавању ниске отпорности током времена.
Оптимизација микроструктуре
Микроструктура графита може имати дубок утицај на његова електрична својства. Графит са добро - поравнатом кристалном структуром омогућава ефикаснији проток електрона. Коришћењем напредних производних процеса као што је графитизација високе - температуре, кристална структура графита се може оптимизовати. Током високотемпературне - графитизације, графит се загрева до екстремно високих температура (обично изнад 2500 степени), што подстиче преуређење атома угљеника у уређенију структуру.
Укључивање проводних адитива
Додавање проводних адитива у графит може побољшати његову електричну проводљивост. Материјали као што су угљеничне наноцеви (ЦНТ) или графен могу се уградити у графитну матрицу. Ови адитиви формирају проводну мрежу унутар графита, обезбеђујући додатне путеве за проток електрона. На пример, мала количина (обично мање од 5% по тежини) ЦНТ-а може значајно смањити унутрашњи отпор биполарне плоче.
Смањење контактног отпора
Отпор контакта је значајан допринос укупном унутрашњем отпору графитних биполарних плоча. Ево неколико начина да га смањите:
Површинска обрада
Површинска обрада биполарне плоче може побољшати њена контактна својства. Полирање површине графитне плоче може смањити храпавост површине, повећавајући површину контакта између плоче и других компоненти. Додатно, површински премаз се може применити да би се побољшала електрична проводљивост на интерфејсу. На пример, танак слој проводног метала као што је злато или сребро може се нанети на површину графитне плоче. Ови метали имају високу електричну проводљивост и могу смањити контактни отпор.
Оптимизација контактног притиска
Одговарајући контактни притисак је неопходан за минимизирање контактног отпора. У димњаку горивих ћелија, биполарне плоче се склапају са другим компонентама под одређеним притиском. Ако је притисак пренизак, површина контакта између компоненти ће бити мала, што ће резултирати високим контактним отпором. С друге стране, ако је притисак превисок, може оштетити компоненте. Због тога је неопходно оптимизовати контактни притисак током процеса монтаже. Ово се може постићи пажљивим дизајном горивих ћелија и употребом одговарајућих заптивки и механизама за стезање.
Обезбеђивање чистих интерфејса
Загађивачи на интерфејсу између биполарне плоче и других компоненти могу повећати отпорност на контакт. Током процеса производње и монтаже, кључно је одржавати површине чистима. Ово се може постићи коришћењем чистих услова у просторији -, одговарајућим процедурама чишћења и употребом заштитних премаза за спречавање контаминације.
Оптимизација дизајна
Дизајн графитне биполарне плоче такође може имати значајан утицај на њен унутрашњи отпор.
Оптимизација дебљине
Дебљина биполарне плоче утиче на отпор протока електрона и јона унутар плоче. Тања плоча генерално има мањи отпор, али може имати и мању механичку чврстоћу. Стога је потребно успоставити равнотежу између дебљине и механичких својстава. Кроз напредне технике дизајна и симулације, оптимална дебљина биполарне плоче може се одредити како би се минимизирао унутрашњи отпор уз одржавање довољне механичке чврстоће.
Дизајн поља протока
Дизајн поља протока на биполарној плочи је кључан за дистрибуцију реактантних гасова и проток електрона и јона. Добро - дизајнирано поље протока може да обезбеди уједначену дистрибуцију гасова и ефикасан транспорт електрона и јона. На пример, серпентинасто поље струјања може да обезбеди дужи и кривудави пут за проток гаса, што може побољшати контакт између реактантних гасова и слоја катализатора. Истовремено, такође може промовисати ефикасан проток електрона и јона, смањујући унутрашњи отпор.
Понуде наше компаније
Као добављач графитних биполарних плоча, посвећени смо обезбеђивању производа високог - квалитета са малим унутрашњим отпором. Наше графитне биполарне плоче су направљене од графита високе - чистоће и користимо напредне производне процесе за оптимизацију микроструктуре. Такође нудимо услуге површинске обраде и премазивања ради смањења отпорности на контакт. Поред биполарних плоча, испоручујемо и друге графитне производе као што су графитне базе, Грапхите Цхуцк и ПЕЦВД Грапхите Боат.
Ако сте заинтересовани за наше графитне биполарне плоче или друге графитне производе, слободно нас контактирајте за више информација и да разговарамо о вашим специфичним захтевима. Радујемо се успостављању дугорочног - партнерства са вама.
Референце
Зханг, Кс., & Ли, И. (2019). Истраживање електричне проводљивости графитних материјала за биполарне плоче горивних ћелија. Јоурнал оф Повер Соурцес, 420, 12 - 20.
Ванг, Х. и Чен, С. (2020). Оптимизација контактног отпора између графитних биполарних плоча и слојева за дифузију гаса у горивим ћелијама. Интернатионал Јоурнал оф Хидроген Енерги, 45(30), 15800 - 15808.
Лиу, З., & Ианг, Ј. (2021). Утицај дизајна поља протока на перформансе графитних биполарних плоча у горивим ћелијама. Јоурнал оф Фуел Целл Сциенце анд Тецхнологи, 18(3), 031005.