Die Olympischen Winterspiele in Peking sind ein gutes Anwendungsszenario für Wasserstofffahrzeuge, die bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden und den gesamten Zyklus fast ohne CO2-Emissionen durchlaufen.WasserstoffbrennstoffzellenDies ist ein wichtiger Aspekt der Entwicklung der neuen Technologien, die für die Entwicklung von Lithiumbatterien und Kraftstoffen vorgesehen sind.Hilfs-EnergiespeichersystemDie heute eingeführte Bipolarplatte aus Graphit ist ein wichtiger Bestandteil des Brennstoffzellenstapels.
Der Protonenaustauschmembranbrennstoffzellenstapel wird aus einer einzelnen Zelle in Serie zusammengebaut, wobei die einzelne Zelle aus einer Anodenplatte, einer MEA (Membranelektrode) und einer Kathodenplatte besteht.die Betriebsspannung einer einzelnen Zelle beträgt 0.6~0.85V, und die Anzahl der einzelnen Zellen in Serie kann bei der Integration eines Brennstoffzellstapels nach Bedarf ausgewählt werden.Die Masse der bipolaren Platte macht 60-80% des Brennstoffzellenstapels aus., die Kosten für 20-40% und fast das gesamte Volumen des gesamten Brennstoffzellenstapels einnehmen.
Die Rolle der bipolaren Platte im Wasserstoffbrennstoffzellenstapel besteht hauptsächlich darin, die Leitfähigkeit zu entleeren und zu unterstützen, so dass ihre eigene bipolare Platte bestimmte Leistungsanforderungen hat:
1Einerseits ist eine hohe Leitfähigkeit erforderlich, da sie eine gewisse mechanische Festigkeit aufweist.
2- Zusätzlich zur Stromleitung ist die Luftdichte besser;
3Ein weiterer ist während des Gebrauchs, weil die bipolare Plattenumgebung eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen muss und die gleiche Lebensdauer wie das Fahrzeug haben muss;
4Außerdem gibt es für die Anwendung unseres Automobils eine sensiblere Kosten, so dass die Herstellungseffizienz der Elektrodenplatte hoch sein muss,und seine Herstellungskosten müssen reduziert werden.
Metall-Bipolarplatte
1Derzeit können Bipolarplatten hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt werden, eine ist Metallplatte und die andere ist Graphitplatte.In diesem Stück bipolare Platten mit verschiedenen Parametern, haben ihre eigenen Vorteile, aber auch einige Nachteile, so dass diese beiden Wörter als Konkurrenz und Ergänzung bezeichnet werden können.
2Der Hauptvorteil der Metallbipolarplatte besteht darin, dass sie eine gute mechanische Festigkeit, eine gute Luftdichte und eine sehr dünne Platte aufweist, was einen großen Vorteil bei der Leistungsdichte bietet.Aber das bestehende Problem ist das Korrosionsproblem.Es gibt derzeit einige Probleme mit der Lebensdauer.
3Die Graphitplatte ist relativ stark in Bezug auf die elektrische und thermische Leitfähigkeit, einschließlich Korrosionsbeständigkeit und Lebensdauer, aber derzeit ist es egal, welche Art von Graphitplatte es ist,Die Dicke der Platte ist zu dick, also ist das Volumen unseres Stapels zu groß.
Darüber hinaus gibt es eine zusammengesetzte bipolare Platte, die im eigentlichen Sinne ein doppeltes Substrat auf Graphitbasis ist.mit einer Breite von mehr als 20 mm,Relativ gesehen können Graphit-Bipolarplatten als Leistungsgleichgewicht zwischen Metall-Bipolarplatten und herkömmlichen Graphit-Bipolarplatten bezeichnet werden.mit relativ hoher mechanischer Festigkeit und relativ hoher Zähigkeit, so dass bei der passenden Gestaltung von Materialien, Es kann die Leichtigkeit und Dünnheit dieses Produkts bringen, und die Luftdichte ist besser, aber es gibt nur wenige Hersteller derzeit produzieren es.Kompositplatten haben ihre Nachteile., hohe Widerstandsfähigkeit und hohe Anfangskosten.
Derzeit sind Fahrzeuge mit Wasserstoffbrennstoffzellen hauptsächlich Nutzfahrzeuge, die nicht so empfindlich auf Volumen und Gewicht der Batterien reagieren wie Personenkraftwagen.und hauptsächlich Graphit-Bipolarplatten verwendenWenn man die in Wasserstoffbrennstoffzellen-Nutzfahrzeugen verwendeten Graphit-Bipolarplatten als Beispiel nimmt, beträgt der aktuelle Marktpreis etwa 150 Yuan pro Gruppe.Während die Anzahl der für ein Nutzfahrzeug mit einem 75 kW-Stack erforderlichen Bipolarplatten etwa 300 Gruppen beträgt. Die Kosten für die Platte sind so hoch wie 45.000 Yuan, und die Kosten für den gesamten Stapel sind mehr als 100.000 Yuan.Es kann festgestellt werden, dass der derzeitige Produktionswert der Bipolarplattenverarbeitungsindustrie sehr hoch ist..
Wasserstoffenergiebus
Im Jahr 2020 werden Brennstoffzellensysteme hauptsächlich in Nutzfahrzeugen eingesetzt, und die Kernkomponenten von Brennstoffzellenstapeln sind hauptsächlich Graphitplattenstapel.Aus der Perspektive der künftigen Entwicklung, werden Graphit-Bipolarplatten noch lange Zeit Nutzfahrzeuge besetzen.
Graphit ist ein guter Leiter von Wärme und Elektrizität und hat die Vorteile hoher elektrischer Leitfähigkeit, chemischer Stabilität, thermischer Stabilität, Korrosionsbeständigkeit und geringer Dichte.Es hat inhärente und einzigartige Vorteile für die Herstellung von bipolaren Platten.
Da Graphit ein poröses und sprödes Material mit geringer Festigkeit und geringer Duktilität (relativ spröde) ist, ist es schwierig, die Lufttdichtheitsanforderungen von bipolaren Platten zu erfüllen.während der VerarbeitungDie nicht poröse Graphit-Bipolarplatte mit guter Luftdichte.
Daher sind hohe Anforderungen an den Herstellungsprozess während der Herstellung an die Bipolarplatte aus Graphit gestellt.Ansonsten ist es leicht, die hergestellte bipolare Platte haben hohe Porosität und schlechte Luftdichte, und die Installation eines Brennstoffzellenstapels beeinträchtigt nicht nur die Leistung des Stacks, sondern kann auch zu Wasserstofflecks und Sicherheitsgefahren führen.
Warum nimmt die Graphit-Bipolarplatte einen so großen Marktanteil ein und wie verändert sie sich von Graphit zu Bipolarplatte Schritt für Schritt?
1. Vorbereitung der Rohstoffe
Bei einer hohen Temperatur von 1000-1300 °C werden Koks und Teich zu Kohlenstoff gemischt, und dann wird das Kohlenstoffmaterial mit Teich imprägniert, gebacken,und dann in einem elektrischen Ofen bei einer hohen Temperatur von 2500-3000°C graphitiert.
2Schneiden.
Gemäß der Konstruktionsgröße der bipolaren Maschine wird eine vorläufige Verarbeitung der Rohschnitte durchgeführt.
3. Imprägnierung
Nach dem Schneiden wird eine Harzimpregnierung durchgeführt, um die Oberfläche und inneren Poren mit Graphit zu füllen, der normalerweise 24 Stunden eingetaucht wird, und dann wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um das Harz zu härten.Nach dem Unterschied des impregnierenden Harzes, ist es in phenolimpregniertes Graphit und furfurylalkoholimpregniertes Graphit unterteilt.
4. Schleifen
Die Größe der bipolaren Platte nach dem Schneiden ist relativ rau, und die Oberfläche der imprägnierten Graphit-bipolaren Platte ist ebenfalls schlecht, so dass es notwendig ist, zu schleifen,einschließlich groben Schleifarbeiten, Mittel- und Feinschleifen.
5. Gravierungen
Die Abmessungstoleranz und die Strömungsfeldqualität von bipolaren Platten hängen von der Genauigkeit der Gravurmaschine ab.
