Brandstofcel bipolaire plaatmaterialen en voorbereiding-ⅱ

Grafiet bipolaire plaat

Grafiet is momenteel de mainstream toepassing van bipolaire platen in China vanwege de hoge elektrische geleidbaarheid, sterke chemische en thermische stabiliteit en corrosieweerstand. Grafiet is een poreus en bros materiaal met lage sterkte en hoge brosheid. Het kan niet voldoen aan de luchtdichtheidseisen van bipolaire platen. Het moet herhaaldelijk worden geïmpregneerd en gecarboniseerd om niet-poreuze grafietplaten te maken.

Niet-poreus grafietplaten worden over het algemeen bereid door carbonpoeder/grafietpoeder en grafitiseerde hars onder hoge temperatuur (2500 ° C) omstandigheden te grafiteren. Dit proces vereist strikte verwarmingsprocedures, dus de productiecyclus is lang en de kosten zijn hoog. Bovendien kunnen nieuwe poriën verschijnen vanwege de verdamping van onzuiverheden na grafitisatie, wat resulteert in een porositeit van 20% tot 30% op het oppervlak van de grafietplaat. Het bestaan ​​van poriën heeft het risico PEMFC -lekkage te veroorzaken, waardoor de concentratie van reactiegassen wordt verminderd en zo de prestaties van de stapel wordt verminderd. Daarom moet de grafietplaat worden geïmpregneerd om de porositeit te verminderen en de oppervlaktekwaliteit te verbeteren. Momenteel is het meest gebruikte na herhaalde geïmpregneerde niet-poreuze grafietplaten.

Bewerktgrafietplaat

De meeste binnenlandse fabrikanten gebruiken kunstmatige grafiet mechanische verwerking om dit te bereiken. De processtappen omvatten voornamelijk:

(1) Bereiding van grondstof: meng cola en asfalt bij een temperatuur van 1.000 tot 1 300 ℃ en cola om koolstof te vormen. Vervolgens wordt het koolstofmateriaal geïmpregneerd met asfalt, gebakken en vervolgens verwarmd in een elektrische oven op 2 500 tot 3.000 ℃ om grafitiseerd.

(2) snijden: ruwweg snijden volgens de grootte van de bipolaire plaat;

(3) Impregnering: Nadat de grafietplakken zijn geïmpregneerd met hars, is het doel van impregnering om de poriën op het oppervlak en de binnenkant van het grafiet te vullen met synthetische hars. Het wordt meestal 24 uur geïmpregneerd en vervolgens met warmte behandeld om de hars te stollen. Afhankelijk van de Impregnation Resin, verdeeld in fenolisch geïmpregneerd grafiet en alcohol geïmpregneerd grafiet in furfural;

(4) slijpen: aangezien de grootte na het snijden relatief ruw is en de oppervlakteafwerking van de geïmpregneerde grafietplaat ook slecht is, grof slijpen, medium slijpen en fijn slijpen zijn vereist;

(5) Gravure: Gravure is een belangrijke stap in bipolaire plaatverwerking. De dimensionale tolerantie van de bipolaire plaat en de kwaliteit van het stroomveld zijn afhankelijk van de nauwkeurigheid van de graveermachine.

Vanwege de lage sterkte en brosheid van grafietplaten is deze verwerkingsmethode niet geschikt voor het vormen van ultradunne bipolaire platen (minder dan 1,5 mm). Deze methode kan overmatige wrijving tussen het gereedschap en grafiet veroorzaken, wat resulteert in een slechte dimensionale nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van de bipolaire plaat. Lei ontdekte dat tijdens het bewerkingsproces grafiet wordt verpletterd in kleine deeltjes en fijn stof, en het gereedschap wordt onderworpen aan hoge impact en drukspanning aan de punt. De verwerking van het stroomkanaal verhoogt ook de totale kosten. Daarom is deze methode geleidelijk populair geworden in het buitenland. Omdat ze worden geëlimineerd, hanteren de meeste buitenlandse fabrikanten spuitgieten of productiemethoden voor compressievorming.

Spuitgegoten grafietplaat

Spuitgieten grafietplaat is om een ​​bepaald deel van het grafiet- en harsmengsel te voeden uit de hopper van de spuitgietmachine in het vat. Het verwarmde en gesmolten mengsel wordt onder druk in de gesloten vorm door het mondstuk geïnjecteerd. Na het afkoelen en vormen wordt het product gedempt. . Om de geleidbaarheid van de bipolaire plaat te verbeteren, kan wat metaalpoeder aan het mengsel worden toegevoegd, terwijl koolstofvezel of keramische vezel kan worden toegevoegd om de mechanische sterkte te verbeteren. Spuitgieten heeft echter ook veel nadelen, zoals lange bindmiddelverwijdering (tot 7 dagen), barsten in dikke secties, dimensionale beperkingen en defecten. Verdere grafitisatie kan de eigenschappen van het blad verbeteren, maar dit zal de kosten aanzienlijk verhogen en daarom is de methode niet geschikt voor grootschalige productie.

Gieten grafietblad

Om de problemen van hoge verwerkingskosten en grootschalige productie op te lossen, begonnen onderzoekers het vormproces te gebruiken om bipolaire platen te produceren. De processtroom is: Bereid eerst het gemengde materiaal van grafietpoeder en hars, vervolgens het gemengde materiaal en de mal voorverwerken, gebruik de smelttemperatuur van het polymeer en een bepaalde druk om de poederstroom in de mal te maken en de gehele holte te vullen en vervolgens de bipolaire plaat te verkrijgen na het stollen. Als de lijm een ​​thermohardend plastic is, duurt het meestal slechts enkele minuten om te stollen en te dempen; Als de lijm thermoplast is, moet de schimmel worden gekoeld tot een temperatuur onder het smeltpunt van de lijm voordat u zich bestemt.

Afgaande op de huidige werkelijke werking van voertuigen van waterstofbrandstofcellen in China, zijn bedrijfsvoertuigen zoals personenauto's, logistieke voertuigen, sanitatietrucks en vorkheftrucks de belangrijkste modellen in de markt geworden. De hoogfrequent gebruiksscenario's van bedrijfsvoertuigen bepalen hun vereisten voor de duurzaamheid van onderdelen. hoger. Grafietbipolaire platen zijn meer geschikt voor de huidige demonstratiewerking van bedrijfsvoertuigen voor brandstofcellen vanwege hun lange duurzaamheid.

Metalen bipolaire plaat

Vergeleken met grafietbipolaire platen hebben metalen bipolaire platen een goede elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid, machiniteit, minder productieprocessen, kunnen ultradunne bipolaire platen produceren en het massaproductieproces is volwassen, wat de hoeveelheid aanzienlijk kan verminderen. De productiekosten hebben veel aandacht getrokken. Tot nu toe zijn roestvrij staal, aluminiumlegering, titaniumlegering, nikkellegering, koperlegering en metaalmatrixcomposietmaterialen gebruikt in de productie van bipolaire plaat.