Analyse wichtiger Komponenten der Brennstoffzelle: Graphit-Bipolarplatte

Die Bipolarplatte, auch Kollektorplatte genannt, ist eine der wichtigen Kernkomponenten von Brennstoffzellen. Er muss folgende Funktionen und Eigenschaften haben: Brennstoff und Oxidationsmittel trennen, Gasübertragung verhindern;Strom sammeln und leiten, hohe Leitfähigkeit;Der entworfene und verarbeitete Strömungsdurchgang kann das Gas für die Elektrodenreaktion gleichmäßig auf die Elektrodenreaktionsschicht verteilen;Kann Wärme ableiten, Batterietemperaturfeld gleichmäßig halten;Korrosions-, Stoß- und Vibrationsfestigkeit;Dünne Dicke, geringes Gewicht, niedrige Kosten, einfache Bearbeitung, geeignet für die Serienfertigung.Bipolarplatten aus Graphitmaterial sind derzeit die am häufigsten verwendeten Bipolarplatten in PEMFCs, die eine gute elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Stabilität und Korrosionsbeständigkeit usw. aufweisen. Gleichzeitig gibt es einige Nachteile wie relativ schlechte mechanische Eigenschaften, größere Sprödigkeit, leicht zu brechen und hohe Kosten aufgrund von Bearbeitungsschwierigkeiten.

Einführung in die Graphit-Bipolarplatte

Bipolarplatten aus Graphit haben eine gute elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit und sind die am häufigsten verwendeten Bipolarplatten in PEMFCs.Seine Mängel sind jedoch auch offensichtlicher: 1. Die Graphitisierungstemperatur der Graphitplatte ist normalerweise höher als 2500 ° C, was nach dem strengen Erwärmungsverfahren durchgeführt werden muss, und die Zeit ist lang;2, der mechanische Bearbeitungsprozess ist langsam, der Zyklus ist lang und die Präzision der Maschine ist hoch, was zu hohen Kosten für Graphitplatten führt;3, Graphit ist zerbrechlich, die fertige Platte muss sorgfältig platziert werden, die Montage ist schwierig;4, Graphit ist ein poröses Material, daher muss die Platte einige Millimeter dick sein, um sicherzustellen, dass das Reaktionsgas getrennt wird, was zu einer geringen Dichte des Materials selbst führt, aber das Gewicht des fertigen Produkts ist größer.

Das Vorhandensein von Poren wirkt sich nachteilig auf die Eigenschaften der Graphitplatte aus, daher ist es notwendig, die Graphitplatte zu behandeln, um die Porosität zu verringern und die Qualität der Graphitplatte zu verbessern.

1, die Verwendung von Graphitplatte imprägniert mit Harz oder Silikat kann die Porosität verringern, Shanghai Jiaotong University mit Vakuumdruck, um Natriumsilikat konzentrierte Lösung zu imprägnieren, um die Porosität der Graphitplatte um mehr als 70% zu reduzieren.

In 2 wird das kostengünstige Schlammformverfahren verwendet, um vorgeformte Teile aus Flockengraphitfaser herzustellen, und dann wird die chemische Dampfdurchdringungs-Kohlenstoffdichtung verwendet, um Bipolarplatten mit ausgezeichneter Luftdichtheit und hoher Leitfähigkeit zu erhalten. Die Methode der chemischen Dampfdurchdringung ist jedoch teurer und macht 70 % der Kosten aus.

Herstellung einer bipolaren Platte aus Graphit

Das Toner- oder Graphitpulver wird mit graphitisiertem Harz gemischt, pressgeformt und bei hoher Temperatur (normalerweise bei 2200–2800°C) in einer reduzierenden Atmosphäre oder unter Vakuumbedingungen graphitisiert.Dann wird die Graphitplatte imprägniert, um das Loch abzudichten, und dann wird die numerisch gesteuerte Maschine verwendet, um den erforderlichen Gasdurchgang auf ihrer Oberfläche zu bearbeiten.HOCHTEMPERATUR-GRAPHITISIERUNG UND BEARBEITUNG VON GASKANÄLEN SIND DIE HAUPTGRÜNDE FÜR DIE HOHEN KOSTEN VON BIPOLARPLATTEN, WOBEI DIE BEARBEITUNG fast 60 % DER GESAMTKOSTEN VON BRENNSTOFFZELLEN AUSmacht.