Las placas bipolares de grafito para pilas de combustible de hidrógeno son los componentes centrales de los dispositivos de energía de hidrógeno, como las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) y las baterías de flujo. Como puente de conexión entre baterías individuales, también desempeñan cuatro funciones clave: recolección de corriente conductiva, distribución de gas, gestión térmica y aislamiento de sellado. Se fabrican a partir de materiales de grafito de alta-pureza (con un contenido de carbono mayor o igual al 99,95 %) mediante procesos compuestos de moldeo por compresión o prensado isostático-, y presentan alta conductividad, excelente resistencia a la corrosión, bajo coeficiente de expansión térmica y buena estanqueidad al gas. Son uno de los materiales clave para la aplicación comercial de las pilas de combustible de hidrógeno.
| Tipo de producto | Proceso de fabricación | Características clave | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|
| Placa bipolar de grafito isostático de alta-pureza | Prensado isostático en frío + Grafitización a alta-temperatura + Mecanizado CNC de precisión | Excelente isotropía, alta pureza, excelente conductividad eléctrica y térmica. | Vehículos de pasajeros-de alta gama y pilas de combustible aeroespaciales |
| Placa bipolar de grafito compuesto | Mezcla de polvo de grafito y resina + Prensado en caliente + Carbonización | Bajo costo, alta resistencia, ideal para producción en masa. | Vehículos comerciales, generación de energía distribuida. |
| Placa bipolar de grafito flexible | Grafito expandido + Impregnación de resina + Moldeo por compresión | Buena flexibilidad y rendimiento de sellado superior | Pequeñas pilas de combustible, fuentes de alimentación de reserva |
Diseño estructural y sistema de canales de flujo.
La moderna placa bipolar de grafito adopta un diseño integrado que integra tres áreas funcionales principales:
Área del canal de flujo de reacción: utiliza diseños de canales de flujo serpentinos, paralelos,-en forma de cruz o biomiméticos, con anchos de canal que varían de 0,8 a 2 mm y profundidades que varían de 0,5 a 1,5 mm, logrando una distribución uniforme de hidrógeno/oxígeno.
Área del canal de flujo de enfriamiento: está aislada del canal de flujo de reacción, utilizando diseños simétricos o en forma de cruz-, lo que garantiza que la temperatura de la chimenea se controle entre 60 y 80 grados (PEMFC).
Área de sellado y posicionamiento: Integra estructuras de sellado de ranuras, compatibles con EPDM, caucho fluorado, etc., con una precisión de posicionamiento de ±0,1 mm.
Dimensiones estándar: Personalizable para diversas especificaciones. Los tamaños comunes incluyen 200 × 200 × 3 mm, 300 × 300 × 4 mm y 400 × 400 × 5 mm, adecuados para unidades apiladas de diferentes niveles de potencia de 1 a 500 kW.
Características principales
1. Excelente rendimiento electroquímico
Alta conductividad: la resistividad en el plano- es tan baja como 5-15 μΩ・m, la resistencia de contacto es inferior a 10 mΩ・cm², lo que reduce la pérdida óhmica.
Excelente resistencia a la corrosión: la densidad de corriente de corrosión en un ambiente ácido de celda de combustible (pH=1-3) es < 1 μA/cm², 3 órdenes de magnitud menor que la de las placas bipolares de metal, y la vida útil puede alcanzar las 10,000 + horas.
Estabilidad química: no reacciona con hidrógeno, oxígeno, agua ni electrolitos, y ninguna lixiviación de iones metálicos contamina el electrodo de membrana.
Gestión térmica eficiente y rendimiento estructural.
Bajo coeficiente de expansión térmica: dentro del rango de 20 a 1000 grados, es solo de 1,5 a 3,0 × 10⁻⁶/grado. Excelente estabilidad dimensional a altas temperaturas, evitando la deformación de la pila de baterías.
Alta conductividad térmica: 120-170 W/(m・K), que transfiere rápidamente el calor de reacción, lo que garantiza una temperatura uniforme de la pila de baterías.
Buena resistencia mecánica: resistencia a la compresión 36-100 MPa, resistencia a la flexión 18-36 MPa, capaz de soportar la presión de montaje de la pila de baterías (1-3 MPa)
Excelente estanqueidad y rendimiento de seguridad.
Baja permeabilidad al gas: después del tratamiento de densificación, la permeabilidad es inferior a 1×10⁻⁷ cm³/(cm²・s・atm), lo que previene eficazmente el cruce de hidrógeno-oxígeno (menos del 0,1%)
Resistencia a la inflamabilidad: el material de grafito no-es inflamable, lo que mejora la seguridad del sistema de pila de combustible.
Peso ligero: Densidad de 1,75 a 1,92 g/cm³, entre un 30 y un 50 % más ligera que las placas bipolares de metal, lo que ayuda a aumentar la densidad de potencia del sistema.
Ventajas de personalización y sostenibilidad
Alta flexibilidad de diseño: capaz de procesar estructuras complejas de canales de flujo, adecuadas para diferentes requisitos de densidad de potencia
Respetuoso con el medio ambiente y reciclable: el material de grafito se puede reciclar, en línea con el concepto de energía verde del hidrógeno.
Estabilidad-a largo plazo: rendimiento estable dentro del rango de temperatura de -40 grados a 150 grados, adaptable a condiciones de trabajo duras
¿Por qué elegirnos?
Proporcionar soluciones de diseño sostenible específicamente para baterías de flujo y baterías de hidrógeno-oxígeno
¿Por qué elegir nuestros productos?
Estándares de calidad y certificaciones.
Cumple con las normas de calidad del hidrógeno ISO 14687-2:2019 para sistemas de pilas de combustible de hidrógeno
Cumple con los estándares de prueba de rendimiento SAE J2579 para placas bipolares de celdas de combustible.
Puede proporcionar-informes de pruebas de terceros de SGS, UL, etc., cumpliendo con los requisitos de mercados internacionales como la UE y América del Norte.
Pasó la prueba de nivel de protección IP67, adecuado para aplicaciones en entornos hostiles
| Campo de aplicación | Ventajas principales | Valor específico |
|---|---|---|
| Pilas de combustible para vehículos de pasajeros | Peso ligero, alta conductividad eléctrica, larga vida útil. | Mejore la densidad de potencia del sistema y amplíe el rango de conducción |
| Vehículos comerciales/camiones-pesados | Resistencia a vibraciones, resistencia a la corrosión, bajo costo. | Reducir los costos de operación y mantenimiento del ciclo de vida completo- |
| Generación de energía distribuida | Excelente estabilidad, bajo nivel de ruido, cero emisiones. | Proporcione energía de reserva confiable y admita la reducción de picos de red |
| Almacenamiento de energía en batería de flujo | Excelente resistencia a la corrosión del electrolito, conductividad estable. | Mejorar la eficiencia y el ciclo de vida de los sistemas de almacenamiento de energía. |
| Vehículos aéreos no tripulados (UAV) / Embarcaciones marinas | Alta densidad de potencia, peso ligero | Amplíe el tiempo de resistencia y aumente la capacidad de carga |
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