Vật liệu tấm lưỡng cực tế bào nhiên liệu và chuẩn bị-ⅱ

Tấm lưỡng cực than chì

Than chì hiện là ứng dụng chính của các tấm lưỡng cực ở Trung Quốc do độ dẫn điện cao, độ ổn định hóa học và nhiệt mạnh mẽ và khả năng chống ăn mòn. Than chì là một vật liệu xốp và giòn với sức mạnh thấp và độ giòn cao. Nó không thể đáp ứng các yêu cầu độ kín của không khí của các tấm lưỡng cực. Nó cần phải được tẩm và cacbon hóa nhiều lần để làm các tấm than chì không xốp.

Không xốp Tấm than chì thường được điều chế bằng cách graphit hóa bột carbon/bột than chì và nhựa graphitized trong điều kiện nhiệt độ cao (2500 ° C). Quá trình này đòi hỏi các quy trình sưởi ấm nghiêm ngặt, vì vậy chu kỳ sản xuất dài và chi phí cao. Ngoài ra, các lỗ chân lông mới có thể xuất hiện do sự bay hơi của tạp chất sau khi đồ họa, dẫn đến độ xốp từ 20% đến 30% trên bề mặt của tấm than chì. Sự tồn tại của lỗ chân lông có nguy cơ gây rò rỉ PEMFC, do đó làm giảm nồng độ khí phản ứng và do đó làm giảm hiệu suất của ngăn xếp. Do đó, tấm than chì cần được tẩm để giảm độ xốp của nó và cải thiện chất lượng bề mặt của nó. Hiện tại, được sử dụng rộng rãi nhất là sau khi lặp đi lặp lại các tấm than chì không xốp.

Gia côngTấm than chì

Hầu hết các nhà sản xuất trong nước sử dụng xử lý cơ học than chì nhân tạo để đạt được điều này. Các bước quy trình chủ yếu bao gồm:

(1) Chuẩn bị nguyên liệu thô: Trộn Coke và Asphalt ở nhiệt độ 1 000 đến 1 300 và Coke để tạo thành carbon. Sau đó, vật liệu carbon được tẩm nhựa đường, nướng, và sau đó được làm nóng trong lò điện ở 2 500 đến 3 000 để graphitized.

(2) cắt lát: Cắt lát gần như kích thước của tấm lưỡng cực;

. Nó thường được tẩm trong 24 giờ, và sau đó được xử lý nhiệt để củng cố nhựa. Tùy thuộc vào nhựa thụ thai, được chia thành than chì tẩm phenolic và cồn furfural được tẩm than chì;

.

(5) Khắc: Khắc là một bước quan trọng trong xử lý tấm lưỡng cực. Dung sai kích thước của tấm lưỡng cực và chất lượng của trường dòng chảy phụ thuộc vào độ chính xác của máy khắc.

Do cường độ thấp và độ giòn của các tấm than chì, phương pháp xử lý này không phù hợp để hình thành các tấm lưỡng cực siêu mỏng (dưới 1,5 mm). Phương pháp này có thể gây ra ma sát quá mức giữa công cụ và than chì, dẫn đến độ chính xác chiều kém và chất lượng bề mặt của tấm lưỡng cực. Lei nhận thấy rằng trong quá trình gia công, than chì được nghiền thành các hạt nhỏ và bụi mịn, và công cụ phải chịu tác động cao và ứng suất nén ở đầu. Việc xử lý kênh dòng chảy cũng làm tăng tổng chi phí. Do đó, phương pháp này đã dần trở nên phổ biến ở nước ngoài. Bị loại bỏ, hầu hết các nhà sản xuất nước ngoài áp dụng các phương pháp sản xuất đúc hoặc nén nén.

Tấm than chì đúc

Năng đúc tấm than chì là để cung cấp một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp than chì và nhựa từ phễu của máy ép phun vào nòng súng. Hỗn hợp nóng và nóng chảy được tiêm vào khuôn đóng qua vòi dưới áp lực. Sau khi làm mát và định hình, sản phẩm bị loại bỏ. . Để cải thiện độ dẫn của tấm lưỡng cực, một số bột kim loại có thể được thêm vào hỗn hợp, trong khi sợi carbon hoặc sợi gốm có thể được thêm vào để cải thiện cường độ cơ học. Tuy nhiên, đúc phun cũng có nhiều nhược điểm, chẳng hạn như loại bỏ chất kết dính dài (tối đa 7 ngày), nứt trong các phần dày, giới hạn chiều và khiếm khuyết. Đồ họa tiếp theo có thể cải thiện các thuộc tính của trang tính, nhưng điều này sẽ làm tăng đáng kể chi phí và do đó, phương pháp này không phù hợp để sản xuất quy mô lớn.

Tấm than chì đúc

Để giải quyết các vấn đề về chi phí xử lý cao và sản xuất quy mô lớn, các nhà nghiên cứu bắt đầu sử dụng quy trình đúc để sản xuất các tấm lưỡng cực. Dòng chảy quá trình là: Đầu tiên chuẩn bị vật liệu hỗn hợp của bột than chì và nhựa, sau đó xử lý trước vật liệu hỗn hợp và khuôn, sử dụng nhiệt độ nóng chảy của polymer và một áp lực nhất định để tạo dòng bột trong khuôn và lấp đầy toàn bộ khoang, sau đó lấy được tấm lưỡng cực sau khi dập tắt chất rắn. Nếu chất kết dính là một loại nhựa nhiệt, thường chỉ mất vài phút để củng cố và khử trùng; Nếu chất kết dính là một loại nhựa nhiệt dẻo, khuôn cần được làm mát đến nhiệt độ dưới điểm nóng chảy của chất kết dính trước khi khử.

Đánh giá từ hoạt động thực tế hiện tại của các phương tiện pin nhiên liệu hydro ở Trung Quốc, các phương tiện thương mại như xe khách, xe hậu cần, xe tải vệ sinh và xe nâng đã trở thành mô hình chính trên thị trường. Các kịch bản sử dụng tần số cao của các phương tiện thương mại xác định các yêu cầu của họ về độ bền của các bộ phận. cao hơn. Các tấm lưỡng cực than chì phù hợp hơn cho hoạt động trình diễn hiện tại của các phương tiện thương mại pin nhiên liệu do độ bền dài của chúng.

Tấm lưỡng cực kim loại

So với các tấm lưỡng cực than chì, các tấm lưỡng cực kim loại có độ dẫn điện tốt, độ dẫn nhiệt, khả năng gia công, quy trình sản xuất ít hơn, có thể tạo ra các tấm lưỡng cực cực mỏng và quá trình sản xuất hàng loạt là trưởng thành, có thể làm giảm đáng kể lượng. Chi phí sản xuất đã thu hút nhiều sự chú ý. Cho đến nay, thép không gỉ, hợp kim nhôm, hợp kim titan, hợp kim niken, hợp kim đồng và vật liệu composite ma trận kim loại đã được sử dụng trong sản xuất tấm lưỡng cực.