30 kW vanadyum akışlı akü için hücre yapısı incelemesindesiniz. Çerçeve işlenmiştir ve elektrotlu keçe yığını 52 yaprak boyunca 4,1 ila 5,0 mm olarak ölçülmüştür. Son değişken ise akış alanı plakasıdır: kenetlenme altında deforme olan esnek bir grafit kompozit veya geometrisini koruyan sert bir karbon-polimer plaka. Yanlış seçim, temas direncini %18 artırabilir ve yığını nominal akım yoğunluğunun altında tutabilir. Cevap, çerçevenin düzlüğüne, elektrot kalınlığı toleransına ve ne kadar pompalama gücü harcamak istediğinize bağlıdır.
Esnek ve Sert Akış Alanı Plakaları Mekanik Olarak Ne Kadar Farklıdır?
Her iki plaka tipi de akımı taşır, elektroliti dağıtır ve elektrodu cıvata kuvvetine karşı destekler. Elastik modül ve kalınlık değişimine nasıl tepki verdikleri açısından farklılık gösterirler.
Esnek bir akış alanı plakası, elektrot kalınlık toleransını karşılamak için yığın sıkıştırması altında elastik olarak deforme olan uyumlu bir karbon-grafit kompozit levhadır. Rijit akış alanı plakası, aynı yük altında kanal geometrisini koruyan sert kalıplanmış bir kompozittir.
Esnek bir plaka genellikle bir polimer bağlayıcı ile yönlendirilmiş grafit folyodan yapılır. Elastik modülü 8 ila 15 GPa'dır, dolayısıyla sıkıştırılabilir bir tabaka gibi davranır. Esneklik modülü 30 ila 50 GPa olan, karbon fiberle güçlendirilmiş reçineden sert bir plaka kalıplanır. Yapısal bir eleman gibi davranır.
Pratik sonuç: esnek plakalar /-0,5 mm elektrot kalınlığı değişimini tolere eder; sert plakalar yalnızca yaklaşık /-0,1 mm. Ancak sert plakalar kanal kesitlerinin basınç altında kapanmasını önler. Bu tek fark, geri kalan değiş-tokuşların çoğunu yönlendiriyor. Bkz. sert akışlı kanal plakası nedir Sert varyantın yapısını daha detaylı anlamak için.
Sert Akış Kanal Plakası Yüksek sertlikte saf karbon malzeme plakaları, reçine bağlama, yüksek basınçlı tekrarlı presleme, emprenye etme ve asfalt kok ve petrol ürünlerinin diğer işlemleriyle yapılır. Ürünü Görüntüle → İletişim Direnci ve Güncel Koleksiyon
Esnek plakalar aynı torkta daha düşük başlangıç temas direnci sağlar; Sert plakalar termal çevrimden sonra temas direncini daha stabil tutar. Bir karbon plaka ile karbon keçe arasındaki temas direnci, yükün temas alanıyla çarpımına bağlıdır. Esnek plaka, kaburga yükünü daha fazla keçe teli üzerine yayar.
0,4 m^2'lik bir yığın testinde, 1,5 mm'lik nervürlere sahip esnek bir plaka, 9 N/cm^2'de 28 mOhm-cm^2 değerine ulaştı. Sert plakanın 32 mOhm-cm2'ye ulaşması için 2,0 mm'lik nervürlere ihtiyacı vardı. 20 ila 55°C arasındaki 800 termal döngüden sonra sert plaka orijinal temas direncinin %95'ini korudu; esnek plaka %85'e düştü.
28 mOhm-cm^2 9 N/cm^2'de esnek plakanın ilk temas direnci
32 mOhm-cm^2 2,0 mm nervürlü sert plakanın ilk temas direnci
%95 vs %85 800 termal döngüden sonra temasın korunması: sert ve esnek
Hidrolik, Basınç Düşüşü ve Kanal Geometrisi
Sert plakalar daha derin kanallara izin vererek basınç düşüşünü ve pompalama gücünü azaltır. Kanal derinliği, laminer akışta ters küp ile basınç düşüşünü etkiler. 1,5 mm genişliğinde ve 600 mm uzunluğunda serpantin kanalında derinliğin 1,0 mm'den 1,5 mm'ye arttırılması, basınç düşüşünü yaklaşık %70 oranında azaltır.
90 L/dak'lık 50 kW'lık bir VRFB'de hücre basıncı düşüşünü 0,4 bar azaltmak, yaklaşık 600 W pompalama gücü tasarrufu sağlar; bu da yığın çıkışının yaklaşık %1,2'sidir. Esnek plakalar daha sığ profillerle sınırlıdır çünkü daha derin kanallar, elektrodu sıkıştıran nervür alanını azaltır. Ayrıca zamanla kanala da girerler, dolayısıyla etkili derinlik daralır. Sert plakalar yığının ömrü boyunca kanal derinliğini korur.
Akış plakası geometrisi, güç yoğunluğunu çoğu ekibin beklediğinden daha fazla etkiler - analizimizi okuyun akış plakası geometrisi sistem güç yoğunluğunu nasıl geliştirebilir? .
Sızdırmazlık Güvenilirliği: Montajda Esnek ve Sert Plakalar
Sert plakalar düz bir çerçeveyle daha öngörülebilir şekilde kapatılır; esnek plakalar çerçeve çarpıklığını daha bağışlayıcıdır. Plastik bir çerçevenin tipik olarak 600 mm'nin üzerinde 0,3 ila 0,5 mm düzlük sapması vardır. Esnek plaka bu sapmayı takip eder, böylece conta değişken biçimde sıkışır ancak aralık dahilinde kalır. Sert plaka bunu takip etmez, bu nedenle conta yüzeyinin genellikle işlenmesi veya ilave bir yumuşak conta katmanına ihtiyacı vardır.
Sert plakanın farklı bir zayıflığı vardır: Bir cıvatayı %20 oranında fazla sıkmanın neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Esnek plaka bu cıvatada yerel olarak inceliyor, böylece altındaki nervür çökebilir veya bir kanalı kapatabilir.
| Kriter | Esnek Akış Alanı Plakası | Sert Akış Alanı Plakası |
| Elastik modül | 8-15 GPa | 30-50 GPa |
| Kalınlık toleransı | /-0,3 mm | /-0,1 mm |
| Önerilen sıkıştırma | 6-10 N/cm^2 | 10-14 N/cm^2 |
| Conta sertliği (Shore A) | 70-80 | 50-60 |
| Basınç düşüşü faktörü | 1.0 | 0.7 |
| Termal döngü tutma | 800 döngüden sonra %85 | 800 döngüden sonra %95 |
Esnek Akış Kanalı Plakası Yüksek basınç altında genişletilmiş grafitten yapılan saf karbon malzeme plakaları, kalıplı kesme makineleri, gravür makineleri ile çeşitli akış kanalı yapılarına işlenebilir. Ürünü Görüntüle → Esnek ve Sert: Yığınınız İçin Hangisi?
Çerçeve düzlüğü ve elektrot kalınlığı değiştiğinde esnekliği seçin; Yüksek güç yoğunluğuna ve öngörülebilir hidroliğe ihtiyaç duyduğunuzda rijit olanı seçin.
Esnek bir plaka seçin
- Hücre alanı 0,4 m^2'den büyüktür ve çerçeve enjeksiyonla kalıplanmıştır
- Elektrot keçe kalınlığı /-0,3 mm'den fazla değişir
- Akış yolu kısa ve basınç düşüşü baskın değil
- Bakım ekibiniz oluşturulduktan sonra yığını yeniden torklayabilir
Aşağıdaki durumlarda sert bir plaka seçin:
- Hedef güç yoğunluğu 300 mW/cm^2'nin üzerinde
- Akış yolu çok sayıda kıvrımlı dönüşle uzundur
- Kaynaklı kenarlar veya metalik iki kutuplu plaka kullanıyorsunuz
- Yığın devreye alındıktan sonra yeniden torklanmayacak
Maliyet, Kalıplama ve Tedarik Zinciri: Geniş Ölçekte Esnek ve Katı
Esnek plakalar düşük miktarlarda daha ucuzdur; sert plakalar birkaç bin birimin ötesinde kazanıyor. Haddelenmiş sacdan esnek bir plaka kesilir. 0,4 m2'lik bir hücre için, ham levha malzemenin maliyeti, kalıplanmış sert plakanın 100 parçalık birim maliyetinden yaklaşık 2,5 ila 3,5 kat daha azdır, çünkü sert plaka, takım amortismanını taşır. 5.000 birimde, sert kalıplanmış plaka birim bazında daha ucuz hale gelir çünkü malzeme daha verimli kullanılır ve çevrim süresi kısadır.
Sert bir plaka için kullanılan takımlar tipik olarak birden fazla boşluğu olan bir sıkıştırma kalıbıdır. İlk yatırım plaka boyutuna, kanal sayısına ve gerekli düzlüğe bağlıdır. Tasarımınız sık sık değişiyorsa, sac stoktan esnek plaka üretimi, yeni bir kalıba para ödemeden yineleme yapma konusunda size daha fazla özgürlük sağlar.
Jiaxing Naco New Material Co., Ltd. hem esnek akış kanalı plakaları hem de sert akış kanalı plakaları üretir, böylece iki konfigürasyonu aynı üretim toleransına ve aynı kalite kontrolüne göre değerlendirebilirsiniz. Her iki plakayı da tedarik ettiğinizde tedarikçiden ham levha veya kalıplama üzerinde kalınlık toleransı isteyin, çünkü bu daha kalın bir keçeye veya ek conta telafisine ihtiyacınız olup olmadığını belirler.
Karbon Elyaf Takviyeli Karbon-Plastik Bipolar Plaka Firmamızın karbon bipolar plakaları sektördeki ilk karbon fiber takviyeli esnek grafit bipolar plakalardır. 360° büküldüğünde bile kırılmazlar... Ürünü Görüntüle → Yığınınız için Karar Kontrol Listesi
Plakayı önce yığınınızın en zayıf toleransıyla, ardından akış yoluyla eşleştirin.
- Toplu iş boyunca elektrot keçe kalınlığını ölçün. Yayılma /-0,3 mm'nin üzerindeyse esnek bir plakayla başlayın.
- Çerçevenin düzlüğünü kontrol edin. 600 mm'nin üzerinde 0,3 mm'yi aşarsa, conta yüzeyini işlemeyecekseniz sert plaka kullanmaktan kaçının.
- Hedef akıştaki kanal basınç düşüşünü hesaplayın. Pompa bütçenizi aşarsa daha derin kanallı sert bir plakaya geçin.
- Toplam birimleri tahmin edin ve frekansı 2.000 birimin altında değiştirin. Esnek plaka prototiplemesi daha hızlıdır ancak sert plaka işleme, ölçeğe göre karşılığını verir.
- İlk yığını her iki plakayla da test edin. Tasarımı onaylamadan önce 500 termal döngüden sonra temas direncini ve sızıntı oranını ölçün.
Sıkça Sorulan Sorular
Vanadyum redoks akışlı bataryada esnek bir akış alanı plakası kullanılabilir mi?
Evet. Esnek kompozit tabaka, polimer bağlayıcı doğru seçildiğinde vanadyum elektrolit ile kimyasal olarak uyumludur. Ana risk zamanla sürünmedir, bu nedenle ilk 50 ila 200 saatlik çalışmadan sonra yeniden tork planlayın.
Esnek ve sert plakalar arasındaki temas direnci nasıl karşılaştırılır?
Esnek plakalar genellikle daha düşük başlangıç temas direnci gösterir çünkü esnek malzeme keçeye uyum sağlar. Sert plakalar, karşılaştırılabilir değerler elde etmek için daha geniş dişlere ihtiyaç duyar, ancak termal döngüye göre temas direncini daha iyi korurlar.
Hangi plaka tipinin servis ömrü daha uzundur?
Sert plakalar, sürünme ve kanal deformasyonuna karşı direnç gösterdikleri için yüksek sıcaklıktaki yığınlarda genellikle daha uzun süre dayanır. Esnek plakalar düz olmayan çerçeveli uygulamalarda daha uzun süre dayanır, çünkü düzlük sapmasını sızıntı olmadan tolere ederler.
Akış alanı plakalarının ayrı bir contaya ihtiyacı var mı?
Evet. Her iki tipte de plaka ile çerçeve arasında bir contaya ihtiyaç vardır. Conta sertliği farklılık gösterir; daha yumuşak contalar (50 - 60 Shore A) sert plakalarla, daha sert contalar (70 - 80 Shore A) esnek plakalarla eşleşir.
