Temel Uygulama Açıklaması
Fonksiyonel Konumlandırma: Yakıt hücrelerinin "iskeleti" olarak, güç yoğunluğunu, ömrünü ve yığının güvenliğini doğrudan etkileyen "gaz sızdırmazlığı (sızıntıyı önleme), verimli elektrik ve termal iletkenlik ve korozyon ve aşınma direnci" gibi üç temel gereksinimi aynı anda karşılamaları gerekir.
Uygun Senaryolar:
Esas olarak proton değişim membranlı yakıt hücrelerine (PEMFC'ler) uyarlanmıştır, özellikle 30-150kW ticari araçlar (lojistik araçlar, ağır kamyonlar), 5-20kW yedek güç kaynakları ve sabit güç üretim istasyonları için uygundur.
Metal bipolar plakalarla karşılaştırıldığında maliyete duyarlı ve orta güç ihtiyacı olan senaryolar için daha uygundurlar; Kompozit malzemeden bipolar plakalarla karşılaştırıldığında üstün elektriksel ve termal iletkenliğe ve daha uzun kullanım ömrüne sahiptirler.
| sınıflandırma | özel proje | Temel gereksinimler/kapsam | Açıklama (yakıt hücresi gereksinimlerine uyarlanmıştır) |
| 1. Fiziksel özellikler | |||
| yoğunluk | 1,80-1,95g/cm³ (ana akım 1,85-1,90g/cm³) | Düşük yoğunluk → yüksek gözeneklilik, sızıntısı kolay; Aşırı → zor işleme ve artan maliyet, 1,85-1,90g/cm³ performans ve maliyeti dengeler | |
| Gözeneklilik (daldırma sonrası) | %5'ten az veya buna eşit (%15 -%20 substrat gözenekliliği) | Hidrojen/oksijen sızıntısını ve elektrolit sızıntısını önlemek ve yakıt hücresi yığınının sızdırmazlığını sağlamak için gözeneklerin emprenye yoluyla doldurulması gerekir. | |
| su emme oranı | %1'den az veya ona eşit | Düşük su emme oranı, malzemenin su emmesinin iletkenlik ve yapısal stabilite üzerindeki etkisini önler | |
| 2. İletkenlik ve termal iletkenlik | |||
| hacim direnci | 10 μ Ω·m'den küçük veya ona eşit (tercihen 8 μ Ω·m'den küçük veya ona eşit) | Düşük direnç, akım iletim kaybını azaltır, yığın verimliliğini artırır ve yığın için 180S/cm'den büyük veya eşit iletkenlik gereksinimini karşılar | |
| termal iletkenlik | 120W/(m·K)(25 derece)'den büyük veya eşit | Yakıt hücresi yığınının reaksiyon ısısını hızla iletin, membran elektrotunun yaşlanmasına neden olan yerel aşırı ısınmayı önleyin ve su-soğutmalı/hava-soğutmalı ısı dağıtma sistemlerine uyum sağlayın | |
| 3. Mekanik özellikler | |||
| basınç dayanımı | 60MPa'dan büyük veya eşit (tercihen 80MPa'dan büyük veya eşit) | Deformasyonu veya kopmayı önlemek için yakıt hücresi yığınının montaj basıncına (genellikle 0,5-1,0MPa) direnç gösterin | |
| Shore sertliği (HS) | 60'a eşit veya daha büyük (daldırma sonrasında) | Yüzey aşınma direncini artırın, membran elektrotlarla sürtünme kaybını azaltın ve servis ömrünü uzatın | |
| kırılma tokluğu | 1,2MPa·m¹/²'den büyük veya ona eşit | İşleme veya kullanım sırasında gevrek kırılmayı önleyin ve reaktörün-sık başlatma ve kapatma koşullarına uyum sağlayın | |
| 4. Kimyasal özellikler | |||
| Sabit karbon içeriği | %99,95'e eşit veya daha büyük (yüksek-saflık derecesi), tercihen %99,99'a eşit veya daha büyük | Düşük safsızlıklar (kül içeriği 5 ppm'den az veya eşit), korozyon ürünlerinin membran elektrotunu kirletmesini önleyerek yakıt hücresi yığınının 5000-8000 saatlik hizmet ömrünü garanti eder | |
| kül içeriği | 5 ppm'den az veya eşit (tercihen 3 ppm'den az veya eşit) | Safsızlıklar (Fe, Si, Al, vb.) membran elektrotlarının bozulmasını katalize edebilir ve sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. | |
| korozyon direnci | 0,5-2,0mol/LH ₂ SO ₄ (80 derece) ve %100 nem ortamına dayanıklı, korozyon veya sızıntı olmadan | Uzun-süreli kullanımdan sonra hiçbir performans düşüşü yaşamadan, yakıt hücrelerinin asidik çalışma ortamına uyum sağlayın | |
| 5. İşleme doğruluğu | |||
| düzlük | 0,02 mm/m'den az veya buna eşit (tercihen 0,015 mm/m'den az veya eşit) | Membran elektrotunun sıkı bir şekilde oturmasını sağlayın, temas direncini azaltın ve gaz sızıntısını önleyin | |
| boyutsal tolerans | ± 0,03 mm (kritik boyut) | Boyutsal sapmalardan kaynaklanan sızdırmazlık hatalarını önlemek için dağıtım yığınının montaj doğruluğu gereksinimlerine uyum sağlayın | |
| Kanal işleme doğruluğu | Kanal genişliği/derinlik toleransı ± 0,02 mm, yüzey pürüzlülüğü Ra 0,8 μ m'ye eşit veya daha az | Sıvı direncini azaltmak ve yığın reaksiyon verimliliğini artırmak için hidrojen/oksijeni eşit şekilde dağıtın | |
| 2, Grafit malzemenin özellikleri | 1. Temel Özellikler | Yüksek saflık, yüksek yoğunluk, düşük gözeneklilik, mükemmel elektriksel ve termal iletkenlik, güçlü kimyasal stabilite, iyi korozyon direnci | Yakıt hücreleri için "sızıntı önleme, düşük kayıp ve uzun ömür" temel gerekliliklerini doğrudan eşleştirme |
| 2. Özellik uyarlanabilirliği | -Yüksek saflıkta → korozyona-dayanıklı ve yabancı madde kirliliğinden arınmış; -Yüksek yoğunluk → düşük gözeneklilik sızıntısının önlenmesi; -Yüksek iletkenlik ve termal iletkenlik → enerji kaybını azaltır | Özellikler ve teknik parametreler arasındaki-bire-bire bir uygunluk, yakıt hücrelerinin çalışma koşullarını karşılamanın temelini oluşturur | |
| 3. Sınırlamalar ve iyileştirmeler | Yüksek kırılganlık ve zayıf darbe direnci → reçine/metalin emprenye edilmesiyle dayanıklılık artırılır; Yüksek işleme zorluğu → CNC teknolojisini optimize etme | Gerçek kullanım senaryolarına uyum sağlamak için malzeme seçimi ve işleme yoluyla sınırlamaların ele alınması gerekir | |
| 3, Seçim kriterleri | 1. Alt tabaka türü | İzostatik preslenmiş grafite öncelik verin (iyi izotropiye sahip) ve kalıplanmış grafiti hariç tutun (iletkenliği ve ısı iletimini etkileyen anizotropiye sahip) | İzostatik basınçlı grafit, yakıt hücresi yığınının çeşitli alanlarında eşit performans sağlayarak yerel ısınmayı veya zayıf iletkenliği önler |
| 2. Alt tabakanın temel göstergeleri | Sabit karbon %99,95'e eşit veya daha büyük, kül içeriği 5 ppm'den az veya buna eşit, yoğunluk 1,85-1,90g/cm³, gözeneklilik %15 -%20 | Substratın performansı, bipolar plakanın nihai kalitesini doğrudan belirler ve kaynak malzeme seçiminin sıkı kontrolü gerekir. | |
| 3. Emprenye malzemelerinin seçimi | -Geleneksel senaryo: Fenolik reçine (düşük maliyetli, olgun süreç); -Orta ve üst düzey senaryolar: epoksi reçine (mükemmel sıcaklık direncine sahip); -Yüksek güç senaryosu: Bakır/Kalay (gücü ve ısı iletkenliğini artırır) | Kullanıcı ihtiyaçlarına göre, fenolik reçine orta güç ve maliyete duyarlı senaryolar için uygundur ve pazar payının %80'inden fazlasını oluşturur. | |
| 4. Malzeme seçiminin doğrulanması | Bir alt tabaka test raporu (sabit karbon, kül içeriği, yoğunluk) ve emprenyeleme sonrası performans testi raporu (gözeneklilik, korozyon direnci) gereklidir | Malzeme seçiminin yakıt hücresi üreticilerinin tedarik zinciri erişim standartlarını karşıladığından emin olun | |
| 4, İşleme gereksinimleri | 1. Temel süreç | CNC hassas işleme → vakum basıncıyla emprenye etme → kürleme işlemi → yüzey parlatma → fabrika denetimi | Her süreç nihai performansı etkiler ve emprenye etme ve işleme doğruluğu temel kontrol noktalarıdır. |
| 2. Anahtar işleme parametreleri | -CNC işleme: iş mili hızı 10.000-15.000 dev/dak, ilerleme hızı 50-100 mm/dak; -Daldırma işlemi: Vakum derecesi 0,095MPa'ya eşit veya daha az, sıcaklık 160-180 derece, yalıtım 2-4 saat; - Yüzey işleme: Ra 0,8 μ m'ye eşit veya daha az | Kenar kırılmasını ve çatlakları azaltmak için işleme parametrelerini optimize edin ve emprenye parametreleri sayesinde eşit gözenek dolumu sağlayın | |
| 3. Temel süreç gereksinimleri | -Kanal işleme: keskin köşeleri önlemek için bilyalı uçlu frezeleme takımlarının kullanılması (gerilim yoğunlaşmasını önlemek için); -Daldırma: %30 -%40 reçine katı içeriği, nüfuz etme derinliği sağlar | Akış kanalının tasarımı gaz dağıtımını etkiler ve emprenye kalitesi sızıntı önleme performansını belirler. | |
| 4. Test standartları | Fabrika inceleme öğeleri: yoğunluk, gözeneklilik, direnç, düzlük, boyutsal tolerans, hava geçirmezlik (gaz geçirgenliği 1 × 10 ⁻⁸ cm²/s'den az veya ona eşit) | ||
Popüler Etiketler: yakıt hücresi grafit plakası, Çin yakıt hücresi grafit plakası üreticileri, tedarikçileri, fabrika, PEM yakıt hücreleri için bipolar plakalar, madeni para grafit kalıbı, grafit çubuk kalıbı, grafit boncuk kalıbı, grafit optik kalıp, basınçlı döküm kalıbı
