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燃料電池の重要部品の分析:グラファイトバイポーラプレート

2022-08-01

集電板とも呼ばれるバイポーラ プレートは、燃料電池の重要なコア コンポーネントの 1 つです。次の機能と特性が必要です。燃料と酸化剤を分離し、ガス透過を防ぎます。電流を収集して伝導し、導電率が高い。設計および加工された流路は、電極反応のためにガスを電極反応層に均等に分配することができます。熱を放出し、バッテリーの温度フィールドを均一に保つことができます。耐食性、耐衝撃性、耐振動性;薄肉、軽量、低コスト、加工が容易、バッチ生産に適しています。グラファイト材料で作られたバイポーラプレートは、現在PEMFCで最も一般的に使用されているバイポーラプレートであり、電気伝導性、熱伝導性、安定性、耐食性などに優れています。同時に、機械的特性が比較的悪いなどの欠点があります。脆性が大きく、壊れやすく、機械加工が難しいためコストが高くなります。


グラファイト バイポーラ プレートの紹介

グラファイト製のバイポーラ プレートは、良好な電気伝導性、熱伝導性、および耐食性を備えており、PEMFC で最も一般的に使用されているバイポーラ プレートです。ただし、その欠点もより明白です。 1.グラファイトプレートの黒鉛化温度は通常2500℃より高く、厳密な加熱手順に従って実行する必要があり、時間がかかります。2、機械加工プロセスが遅く、サイクルが長く、機械の精度が高いため、グラファイトプレートのコストが高くなります。3、グラファイトは壊れやすく、完成したプレートは慎重に配置する必要があり、組み立ては困難です。4、グラファイトは多孔質材料であるため、反応ガスが分離されるようにプレートに数ミリメートルの厚さが必要であり、材料自体の密度が低くなりますが、完成品の重量は大きくなります。


細孔の存在はグラファイト板の特性に悪影響を与えるため、黒鉛板を処理して気孔率を減らし、グラファイト板の品質を向上させる必要があります。

1、樹脂またはケイ酸塩を含浸させたグラファイトプレートを使用すると、空隙率を減らすことができます。上海交通大学は、真空圧力を使用してケイ酸ナトリウム濃縮溶液を含浸させ、グラファイトプレートの空隙率を70%以上減少させました。

2、低コストのマッド成形法を使用して、フレークグラファイト繊維の事前成形部品を調製し、次に化学蒸気浸透カーボンシールを使用して、優れた気密性と高い導電性を備えたバイポーラプレートを取得します。ただし、化学蒸気浸透の方法はより高価で、コストの 70% を占めます。


グラファイト バイポーラ プレートの準備

トナーまたは黒鉛粉末を黒鉛化樹脂と混合し、プレス成形し、還元雰囲気または真空条件下で高温(通常2200〜2800℃)で黒鉛化します。その後、グラファイト板に含浸させて穴を塞ぎ、数値制御装置で表面に必要なガスの通り道を加工します。バイポーラ プレートのコストが高くなる主な理由は、ガス チャネルの高温黒鉛化と機械加工であり、燃料電池の総コストのほぼ 60% を機械加工が占めています。




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