グラファイトバイポーラプレート

1. アクティブエリアの要件を満たす

バイポーラ プレートの選択では、まずスタック電力のアクティブ エリア要件を満たすことを考慮する必要があります。 活性領域の領域の選択は、スタックの均一なガス分布領域および均一な温度分布領域の位置と密接に関係しています。 そうしないと、スタックの耐久性に影響します。 現在、燃料電池の電力需要は増加し続けており、膜電極の活性面積もますます求められています。 大面積化する場合には、大型の正極板の加工要求に対応できる成形・プレス工程が可能かどうかを考慮する必要があります。

2. 寛容性のあらゆる側面を考慮する

さらに、電極板の選択では、バイポーラプレート、膜電極、およびシールラインの寸法公差、幾何公差、および組み立て公差を十分に考慮する必要があります。 合理的な公差の選択のみが、製品の信頼性、一貫性、耐久性を保証できます。 次の図は、バイポーラ プレート、シール ワイヤ、および膜電極の嵌合部分を示しています。 嵌合領域の合理的な選択は、アセンブリのパフォーマンス、乾燥および湿潤時の耐久性、およびアクティブ領域の比率に重要な影響を与えます。

3. 材料特性と成形プロセス

バイポーラプレートの選択プロセスでは、材料の特性と成形プロセスを十分に考慮する必要があります。 黒鉛板は金属板に比べて強度が低く、ガス透過性が高い。 したがって、板厚には安全マージンを持たせる必要があります。 現在、グラファイトプレートには彫刻が施されるのが一般的である。 最薄部の厚みを{{0}}.3mm以上確保すると、成形板材の厚みが薄くなります。 下図に示すように、左側のグラファイト板の流路底部には厚い材料間隔があり、右側の金属板の成形時に水素と空気の空洞の反対側が水路に結合されます。プレートの厚さはわずか 0.1 mm で、グラファイトバイポーラプレートを備えた単一セルよりも薄いです。

4. 空気分配ポートと構造強度の選択

電極板のガス分配入口の入口を選択する場合、金属板には次の 2 つの方法があります。1 つはカソードとアノード板の間にガス分配セパレーターを設ける方法で、構造が比較的複雑です。 もう1つはZ字型のガス分布を形成する方法です。シール領域の幅は増加しますが、全体の構造はシンプルです。

グラファイトバイポーラプレートは穿孔方式を採用しており、アノードプレートとカソードプレートを利用してガス流通口を形成しており、構造が比較的単純である。

スタックの最大出力には、空気分配ポートの選択と構造強度の選択が一致している必要があります。 空気分配ポートの面積は、バッテリーの組み立て数の上限に影響します。 プレート構造の選択は、組み立て後のスタックの全方向の強度に影響します。 また、ガスの流れ方向、スタックの配置方向、プロセス穴の位置、検査と電源供給、電源基板の電源供給などの要素も考慮して選定する必要があります。 さまざまなメーカーの金属製バイポーラ プレートには、同じ側に 3 方向のメディア入口と出口があり、他のニーズに合わせてさまざまな選択肢が用意されています。

5. 流れ場媒体は均一に分散されています

流れ場の選択に関しては、空気経路、水素経路、および水経路の選択により媒体の均一な分布が確保される必要があり、適切な圧力降下の選択により、影響を軽減するために、特に水素側と空気側で、異なる単セル間での均一な分布が確保される必要があります。ランナーの選択では、適合するエンジンシステムとそれに対応する作業条件も考慮する必要があり、各メーカーの選択は異なります。