Nacházíte se na kontrole sestavení článku pro 30 kW vanadovou průtokovou baterii. Rám je obroben a dávka elektrodové plsti měřila 4,1 až 5,0 mm přes 52 listů. Poslední proměnnou je deska průtokového pole: flexibilní grafitový kompozit, který se při sevření deformuje, nebo tuhá deska z uhlíku a polymeru, která drží svou geometrii. Špatná volba může zvýšit přechodový odpor o 18 % a udržet zásobník pod jmenovitou proudovou hustotou. Odpověď závisí na rovinnosti rámu, toleranci tloušťky elektrody a na tom, kolik čerpacího výkonu jste ochotni utratit.
Jak se flexibilní a tuhé průtokové polní desky liší mechanicky
Oba typy desek vedou proud, distribuují elektrolyt a podporují elektrodu proti síle šroubu. Liší se modulem pružnosti a tím, jak reagují na změny tloušťky.
Flexibilní deska s proudovým polem je poddajná uhlíkovo-grafitová kompozitní deska, která se elasticky deformuje při stlačení stohu, aby se přizpůsobila toleranci tloušťky elektrody. Pevná deska průtokového pole je tuhý lisovaný kompozit, který si zachovává geometrii kanálu při stejném zatížení.
Pružná deska je obvykle postavena z orientované grafitové fólie s polymerním pojivem. Jeho modul pružnosti je 8 až 15 GPa, takže se chová jako stlačitelný plech. Tuhá deska je vylisována z pryskyřice vyztužené uhlíkovými vlákny s modulem pružnosti 30 až 50 GPa. Chová se jako konstrukční prvek.
Praktický důsledek: flexibilní desky tolerují /-0,5 mm kolísání tloušťky elektrody; tuhé desky jen asi /-0,1 mm. Pevné desky však brání tomu, aby se jejich průřez kanálu při stlačení uzavřel. Tento jediný rozdíl řídí většinu zbývajících kompromisů. Viz co je tvrdá průtoková kanálová deska pro bližší pochopení konstrukce tuhé varianty.
Deska kanálu Hard Flow Desky z čistého uhlíkového materiálu s vysokou tvrdostí se vyrábějí lepením pryskyřicí, opakovaným vysokotlakým lisováním, impregnací a dalšími procesy asfaltového koksu a ropných ko... Zobrazit produkt → Kontaktní sbírka odporu a proudu
Pružné desky poskytují nižší počáteční přechodový odpor při stejném kroutícím momentu; tuhé desky udržují kontaktní odpor stabilnější po tepelném cyklování. Kontaktní odpor mezi uhlíkovou deskou a uhlíkovou plstí závisí na zatížení vynásobeném kontaktní plochou. Pružná deska rozkládá zatížení žebra na více pramenů plsti.
V jednom testu 0,4 m^2 stohování dosáhla ohebná deska s 1,5 mm žebry 28 mOhm-cm^2 při 9 N/cm^2. Tuhá deska potřebovala 2,0 mm žebra, aby dosáhla 32 mOhm-cm^2. Po 800 tepelných cyklech od 20 do 55 C si tuhá deska zachovala 95 % původního přechodového odporu; pružná deska klesla na 85 %.
28 mOhm-cm^2 Počáteční kontaktní odpor flexibilní desky při 9 N/cm^2
32 mOhm-cm^2 Počáteční kontaktní odpor tuhé desky s žebry 2,0 mm
95 % vs 85 % Zachování kontaktu po 800 tepelných cyklech: tuhé vs
Hydraulika, tlaková ztráta a geometrie kanálu
Pevné desky umožňují hlubší kanály, což snižuje pokles tlaku a čerpací výkon. Hloubka kanálu ovlivňuje pokles tlaku s inverzní krychlí v laminárním proudění. V hadovitém kanálu o šířce 1,5 mm a délce 600 mm snižuje zvýšení hloubky z 1,0 na 1,5 mm pokles tlaku asi o 70 %.
V 50 kW VRFB při 90 l/min snížení poklesu tlaku článku o 0,4 baru ušetří zhruba 600 W čerpacího výkonu, asi 1,2 % výkonu zásobníku. Ohebné desky jsou omezeny na mělčí profily, protože hlubší kanály zmenšují oblast žeber, která upíná elektrodu. Časem se také vplíží do kanálu, takže efektivní hloubka se zmenšuje. Pevné desky udržují hloubku kanálu po celou dobu životnosti stohu.
Geometrie průtokové desky ovlivňuje hustotu výkonu více, než většina týmů očekává – přečtěte si naši analýzu dále jak může geometrie průtokové desky zlepšit hustotu výkonu systému .
Spolehlivost těsnění: Flexibilní vs. pevné desky v sestavě
Pevné desky těsní předvídatelněji s plochým rámem; ohebné desky jsou shovívavější vůči deformaci rámu. Plastový rám má typicky odchylku rovinnosti 0,3 až 0,5 mm nad 600 mm. Pružná deska sleduje tuto odchylku, takže těsnění se proměnlivě stlačuje, ale zůstává v dosahu. Tuhá deska nenásleduje, takže povrch těsnění obvykle potřebuje opracování nebo další měkkou vrstvu těsnění.
Tuhá deska má jinou slabinu: přetažení jednoho šroubu o 20 % nemá téměř žádný účinek. Ohebná deska se lokálně ztenčuje u tohoto šroubu, takže žebro pod ní se může zhroutit nebo uzavřít kanál.
| Kritérium | Flexibilní Flow Field Plate | Polní deska s pevným průtokem |
| Modul pružnosti | 8-15 GPa | 30-50 GPa |
| Tolerance tloušťky | /-0,3 mm | /-0,1 mm |
| Doporučené upnutí | 6-10 N/cm^2 | 10-14 N/cm^2 |
| Tvrdost těsnění (Shore A) | 70-80 | 50-60 |
| Faktor poklesu tlaku | 1.0 | 0.7 |
| Zachování tepelného cyklu | 85 % po 800 cyklech | 95 % po 800 cyklech |
Flexibilní průtoková kanálová deska Desky z čistého uhlíkového materiálu vyrobené z expandovaného grafitu pod vysokým tlakem mohou být zpracovány do různých struktur průtokových kanálů pomocí vysekávacích strojů, gravírovacích strojů... Zobrazit produkt → Flexibilní vs. Rigid: Který z nich pro váš stack?
Zvolte flexibilní, když se rovinnost rámu a tloušťka elektrody mění; zvolte tuhé, když potřebujete vysokou hustotu výkonu a předvídatelnou hydrauliku.
Vyberte flexibilní desku, když
- Plocha buňky je větší než 0,4 m^2 a rám je vyroben vstřikováním
- Tloušťka elektrodové plsti se liší o více než /-0,3 mm
- Průtok je krátký a tlaková ztráta není dominantní
- Vaše údržbářská posádka může po formaci stoh znovu dotáhnout
Vyberte pevnou desku, když
- Cílová hustota výkonu je nad 300 mW/cm^2
- Dráha toku je dlouhá s několika hadovitými otáčkami
- Používáte svařované hrany nebo kovovou bipolární desku
- Stoh nebude po uvedení do provozu znovu utažen
Náklady, nástroje a dodavatelský řetězec: Flexibilní vs. tuhý v měřítku
Flexibilní desky jsou levnější při malých množstvích; pevné desky vyhrávají více než několik tisíc jednotek. Z válcovaného plechu se vyřeže pružná deska. Pro buňku 0,4 m^2 stojí surový listový materiál asi 2,5 až 3,5krát méně než jednotková cena lisované tuhé desky při 100 kusech, protože pevná deska nese amortizaci nástrojů. Při 5 000 jednotkách je pevná lisovaná deska levnější na jednotku, protože materiál je využíván efektivněji a doba cyklu je krátká.
Nástrojem pro tuhou desku je typicky lisovací forma s více dutinami. Počáteční investice závisí na velikosti desky, počtu kanálů a požadované rovinnosti. Pokud se váš návrh často mění, flexibilní výroba desek z plechu vám dává větší volnost v iteraci, aniž byste museli platit za novou formu.
Jiaxing Naco New Material Co., Ltd. vyrábí flexibilní průtokové kanálové desky a pevné průtokové kanálové desky, takže můžete vyhodnotit dvě konfigurace se stejnou výrobní tolerancí a stejnou kontrolou kvality. Když odebíráte kteroukoli desku, požádejte dodavatele o toleranci tloušťky na surovém plechu nebo výlisku, protože to určuje, zda potřebujete silnější plsť nebo další kompenzaci těsnění.
Karbon-plastová bipolární deska vyztužená uhlíkovými vlákny Uhlíkové bipolární desky naší společnosti jsou prvními flexibilními grafitovými bipolárními deskami vyztuženými uhlíkovými vlákny v tomto odvětví. Nelámou se ani při ohnutí o 360°,... Zobrazit produkt → Kontrolní seznam rozhodnutí pro váš balíček
Nejprve přiřaďte desku k nejslabší toleranci vašeho stohu a poté k jeho průtokové dráze.
- Změřte tloušťku elektrodové plsti v celé dávce. Pokud je rozptyl nad /-0,3 mm, začněte s pružnou deskou.
- Zkontrolujte rovinnost rámu. Pokud přesahuje 0,3 mm nad 600 mm, vyhněte se pevné desce, pokud nebudete obrábět čelo těsnění.
- Vypočítejte pokles tlaku v kanálu při cílovém průtoku. Pokud překročí váš rozpočet čerpadla, přejděte na pevnou desku s hlubším kanálem.
- Odhadněte celkové jednotky a změňte frekvenci pod 2 000 jednotek. Prototypování flexibilních desek je rychlejší, ale nástroje z pevných desek se vyplatí ve velkém měřítku.
- Vyzkoušejte první stoh s oběma deskami. Před schválením návrhu změřte odpor kontaktu a míru úniku po 500 tepelných cyklech.
Často kladené otázky
Lze flexibilní průtokovou desku použít v vanadové redoxní průtokové baterii?
Ano. Flexibilní kompozitní deska je chemicky kompatibilní s elektrolytem vanadu, pokud je správně zvoleno polymerní pojivo. Hlavním rizikem je tečení v průběhu času, proto naplánujte retorque po prvních 50 až 200 hodinách provozu.
Jak je kontaktní odpor v porovnání mezi pružnými a tuhými deskami?
Ohebné desky obvykle vykazují nižší počáteční přechodový odpor, protože poddajný materiál se přizpůsobí plsti. Pevné desky vyžadují širší žebra k dosažení srovnatelných hodnot, ale lépe si zachovávají kontaktní odpor oproti tepelnému cyklování.
Který typ desky má delší životnost?
Pevné desky obecně vydrží déle ve vysokoteplotních hromadách, protože odolávají tečení a deformaci kanálů. Flexibilní desky vydrží déle v aplikacích s nerovnými rámy, protože tolerují odchylku rovinnosti bez úniku.
Potřebují desky průtokového pole samostatné těsnění?
Ano. Oba typy potřebují těsnění mezi deskou a rámem. Tvrdost těsnění se liší - měkčí těsnění (50 až 60 Shore A) pár s tuhými deskami, tvrdší těsnění (70 až 80 Shore A) pár s pružnými deskami.
