Brændselscellebipolære pladematerialer og forberedelse-ⅲ

Stempling og hydroformingsprocesser

Stemplingsprocessen er en metode, der bruger en trykindretning og en stiv form til at anvende en bestemt ekstern kraft på pladen for at få plastdeformation til at opnå den ønskede form eller størrelse. Stampning af emner er hovedsageligt varmvalsede og koldt rollede stålplader, der tegner sig for 60% til 70% af verdens stålprodukter. Derfor fra perspektivet af råmaterialer dominerer stemplingsprocessen. DesudenBipolære pladerProduceret af stemplingsprocessen har lave omkostninger og høj produktivitet, er tynde (så lave som 0,051 mm), ensartet og højstyrke og er vidt brugt i biler, rumfart og andre felter.

Hydroformingsprocessen er en plastforarbejdningsteknologi, der bruger væske eller form som en kraftoverførselsmedium til at behandle produkter til produkter. Sammenlignet med stemplingsprocessen kræves færre forme (kun et sæt forme er påkrævet). Hydroforming er overlegen i forhold til stemplingsprocesser med hensyn til størrelse og overfladekvalitet, mens stemplingsprocesser har højere produktivitet.

Gummiplodstøbningsproces

Støbning af gummipude, også kendt som fleksibel støbningsproces, er en ny stemplingsmetode til mikro/medium løberstøbning, som kan løse problemerne med revner, rynker og overflade krusninger under stempling og hydroforming. Det består af en stiv form og en gummiplade, og kontaktoverfladen mellem dem er fleksibel, hvilket i høj grad forbedrer formbarheden af ​​mikroskala strømningskanaler.

Derudover behøver gummipuden og stift form ikke nøjagtigt at samles under støbningsprocessen, hvilket i høj grad kan reducere tid og omkostninger.

Metal bipolær pladebelægning

På trods af at metal har mange fordele, er bipolære metalplader mere modtagelige for korrosion, hvilket kan påvirke deres ydeevne og holdbarhed negativt. Årsagen til korrosion af metalbipolære plader er, at ved anoden på grund af tilstedeværelsen af ​​et reduktionsmiljø reduceres det beskyttende metaloxidlag, danner hydrider og opløser metal i vand, og metalet blandes i brændstofstrømmen gennem vanddamp, kan potentielt øge risikoen for protonudvekslingsmembranfejl og fordelagtigt påvirker aktiviteten i katalysatoren; Ved katoden vil tilstedeværelsen af ​​et oxiderende miljø i høj grad øge korrosionshastigheden for den metalbipolære metalplade, hvilket resulterer i ydelsesnedbrydning og endda overophedning af hele batteri -stakfejlen tidligere.

Dyrlægen løste en række problemer såsom korrosion, omkostninger og ledningsevne ved hjælp af metal bipolære plader og belægninger. Belægningsmaterialerne af metalbipolære plader er vist i tabel 3. Det kan ses fra tabellen, at belægningsmaterialerne iMetal bipolære pladerinkluderer hovedsageligt 2 kategorier:

Kategori 1 er kulstofbaseret belægning, såsom grafitbelægning;

Kategori 2 er metalbaserede belægninger, såsom ædle metalbelægninger, metalcarbid eller nitridbelægninger og metaloxidbelægninger.

Fra perspektivet af coatingprocesruter er der i øjeblikket fire hovedtyper af procesruter: elektroplettering, kemisk belægning (såsom varmdip -belægning, malingsprøjtning, spraybelægning), CVD (kemisk dampaflejring), PVD (fysisk dampaflejring). På nuværende tidspunkt bruges PVD -processen for det meste i metalpladebelægninger i dyrlæge. Belægningen ved hjælp af PVD -processen har høj renhed og god densitet. Belægningen og underlaget er fast bundet. Belægningen påvirkes ikke af substratmaterialet. Det er en ideel overflademodifikationsteknologi til metalbipolære plader.

Sammensat bipolær plade

Sammensatte bipolære plader kan bedre kombinere fordelene ved grafitplader og metalplader. De har egenskaberne ved lav densitet, korrosionsmodstand og let støbning, som kan opnå bedre resultater, efter at stakken er samlet. Sammensatte bipolære plader kan opdeles i strukturelle sammensatte bipolære plader og materiale sammensatte bipolære plader i henhold til deres strukturer.

Strukturel kompositbipolar plade

Strukturelle sammensatte bipolære plader bruger tyndt metal eller anden højstyrke, ledende plader med høj densitet som separationsplader, porøse tynde kulstofplader, metalnet osv. Som flowfeltplader og er bundet med ledende klæbemiddel. Denne sammensatte struktur bipolære plade kombinerer fordelene ved metalplader og grafitplader. På grund af introduktionen af ​​metalpladerne spiller grafitten kun rollen som ledning og flowkanaldannelse uden behov for fortætning og forstærkning. På samme tid på grund af afstanden på grafitpladerne behøver metalpladen ikke at være i direkte kontakt med det ætsende medium, hvilket reducerer korrosionen af ​​den metalbipolære metalplade. Dette får den bipolære plade til at have fordelene ved korrosionsbestandighed, god ledningsevne, lille størrelse, let vægt og høj styrke.

Materiale sammensat bipolar plade

Materielle sammensatte bipolære plader dannes hovedsageligt ved at blande grafitpulver/forstærket fiber med termoplastisk eller termohærdende harpiksmaterialer til dannelse af præform og derefter hærdning/grafitisering af dem i form. Sammensatte bipolære plader kan opdeles i carbonbaserede sammensatte bipolære plader og metalbaserede sammensatte bipolære plader.

Kulbonbaserede sammensatte bipolære plader kan justere deres ledende ydeevne og mekaniske styrke i henhold til forholdet mellem ledende fyldstoffer og harpikser. De kan masseproduceres ved hjælp af støbnings- eller injektionsstøbningsprocesser for at reducere omkostninger til bipolar pladeproduktion og vil have større anvendelser i fremtiden. udsigt. Metalmatrix -sammensatte bipolære plader bruger normalt metal som separator, og rammen er lavet af plast, polysulfid eller carbonat for at reducere massen af ​​batteripakken. Rammen og metalpladen er bundet med ledende klæbemiddel. De tilberedes ved injektionsstøbning og bagning. Hulstynd kulstofplade eller grafitplade bruges som flowfeltplade.

Metalmatrixkomposit bipolære plader kombinerer fordelene ved grafit bipolære plader og metalbipolære plader. Imidlertid er dens struktur og forberedelsesproces kompleks, og produktionsomkostningerne er meget højere end den carbonmatrixkomposit bipolære plader, så det er vanskeligt for at fremme i PEMFC, men det har visse fordele i nogle specielle scenarier.