01 ভূমিকা
প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেল (পিইএমএফসি), এমন ডিভাইস যা সরাসরি রাসায়নিক মুক্ত শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করতে পারে, প্রতিক্রিয়ার পরে উপজাত হিসাবে শুধুমাত্র জল উত্পাদন করে। তারা শক্তি দক্ষতা, উচ্চ শক্তি রূপান্তর হার, উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা, ঘরের তাপমাত্রায় দ্রুত স্টার্ট- এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন [1] এর মতো সুবিধাগুলি অফার করে৷ এই বৈশিষ্ট্যগুলি PEMFC-কে স্থির অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে (যেমন, যোগাযোগ বেস স্টেশন, সম্মিলিত তাপ এবং শক্তি), মোবাইল অ্যাপ্লিকেশন (যেমন, অটোমোবাইল, সামুদ্রিক জাহাজ), এবং বহনযোগ্য অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে (যেমন, কম্পিউটার, ক্যামেরা) বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন সম্ভাবনা এবং বাজার সম্ভাবনা দেয়। এগুলি তাপ, জলবিদ্যুৎ এবং পারমাণবিক শক্তির পরে চতুর্থ বিদ্যুৎ উৎপাদন পদ্ধতি হিসাবে সমাদৃত হয় [২]।
বাইপোলার প্লেট (BPs), PEMFC-এর মূল উপাদান হিসাবে, প্রাথমিকভাবে অক্সিডেন্ট এবং জ্বালানীকে আলাদা এবং বিতরণ, কারেন্ট সঞ্চালন, মেমব্রেন ইলেক্ট্রোড সমাবেশকে সমর্থন করে এবং অভ্যন্তরীণ স্ট্যাকের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে [3]। ফুয়েল সেল অপারেটিং প্রয়োজনীয়তা মেটাতে, BPs-কে অবশ্যই চমৎকার গ্যাস অভেদ্যতা, ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, পর্যাপ্ত তাপ পরিবাহিতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য থাকতে হবে [3]। এদিকে, BPs বর্তমানে একটি PEMFC এর ওজন এবং আয়তনের প্রায় 80% এবং এর ব্যয়ের প্রায় 50%। কার্যকরী প্রয়োজনীয়তা নিশ্চিত করার সময়, PEMFC শক্তির ঘনত্ব উন্নত করতে এবং উৎপাদন খরচ কমানোর জন্য BPsকে যতটা সম্ভব পাতলা এবং হালকা করা অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ। অনুশীলন দেখিয়েছে যে বাইপোলার প্লেটের কার্যকারিতা অপ্টিমাইজ করা স্ট্যাকের পাওয়ার ঘনত্ব প্রায় 20% বৃদ্ধি করতে পারে, যা 6-9 kW/L [3] এ পৌঁছায়। অতএব, PEMFC কর্মক্ষমতা বাড়ানোর জন্য BP উপকরণ এবং বানোয়াট প্রক্রিয়াগুলিকে উন্নত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
বাইপোলার প্লেটের জন্য DOE কর্মক্ষমতা লক্ষ্য(সারণী বাদ দেওয়া হয়েছে)
PEMFC গঠন চিত্র(চিত্র বাদ দেওয়া হয়েছে)
02 বাইপোলার প্লেটের শ্রেণীবিভাগ এবং প্রয়োগের সম্ভাব্য বিশ্লেষণ
উপাদান গঠনের উপর ভিত্তি করে, বাইপোলার প্লেটগুলিকে প্রধানত চারটি ভাগে ভাগ করা হয়: গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট, নমনীয় গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট, ধাতব বাইপোলার প্লেট এবং কম্পোজিট বাইপোলার প্লেট [৪]।
2.1 গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট
গ্রাফাইট ছিল BPs-এর জন্য বিকশিত প্রাচীনতম সাবস্ট্রেট উপকরণগুলির মধ্যে, যা কম ঘনত্ব, ভাল জারা প্রতিরোধের, এবং গ্যাসের প্রসারণ স্তরের সাথে কম যোগাযোগ প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যযুক্ত। যাইহোক, গ্রাফাইট BP-এর তুলনামূলকভাবে উচ্চ ছিদ্র থাকে, যার ফলে গ্যাস-এর নিবিড়তার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা কঠিন হয়ে পড়ে। উপরন্তু, গ্রাফাইটের শক্তি কম এবং ভঙ্গুর, তাই সমাপ্ত প্লেটগুলি ধাতব বিপিগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে পুরু হয় [2]।
গ্রাফাইট বিপিগুলির উপর গবেষণা গ্রাফাইট উপকরণ এবং গর্ভধারণ পদ্ধতির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে। যদিও গ্যাসের নিবিড়তা এবং কাঠামোগত শক্তির উন্নতিতে কিছু অগ্রগতি সাধিত হয়েছে, তবুও তারা PEMFC অপারেশনাল প্রয়োজনীয়তাগুলির কম পড়ে [2]।
উপাদানের ধরণ অনুসারে, গ্রাফাইট বিপি দুটি বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে:
অনমনীয় গ্রাফাইট BPs, যাকে মেশিনযুক্ত গ্রাফাইট প্লেটও বলা হয়, প্রধানত জীবাশ্ম জ্বালানির উপজাত থেকে তৈরি করা হয়, যা ক্যালসিনেশন, ভ্যাকুয়াম ইমপ্রেগনেশন, উচ্চ-তাপমাত্রার গ্রাফিটাইজেশনের মাধ্যমে প্রক্রিয়াজাত করা হয় এবং তারপর নির্দিষ্ট প্রবাহ চ্যানেল তৈরি করতে CNC দ্বারা মেশিন করা হয়। প্রতিটি সেটের জন্য CNC মেশিনিং প্রয়োজন, যার ফলে তুলনামূলকভাবে উচ্চ খরচ হয়। এগুলি মূলত ডিজাইন ডেভেলপমেন্টের জন্য ব্যবহৃত হয়, এবং ব্যাপক উৎপাদনে তাদের বাজারের শেয়ার ধীরে ধীরে অন্যান্য ধরনের দ্বারা প্রতিস্থাপিত হচ্ছে [৫]।
নমনীয় গ্রাফাইট BPs, যা মোল্ডেড প্লেট বা প্রসারিত গ্রাফাইট BP নামেও পরিচিত, সাধারণত পলিমার রজন পাউডারের সাথে প্রসারিত গ্রাফাইট মিশ্রিত করে এবং তারপরে ছাঁচনির্মাণ করা হয়, অথবা প্রি-প্রসারিত গ্রাফাইট শীটগুলিকে গর্ভধারণ করে তৈরি করা হয়। নমনীয় গ্রাফাইট বিপিগুলি হালকা ওজনের, ক্ষয়-প্রতিরোধী-এবং পরিবাহী, এগুলিকে একটি আদর্শ উপাদান তৈরি করে, তবে তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং গ্যাসের আঁটসাঁটতার ঘাটতি রয়েছে [2]।
2.2 ধাতব বাইপোলার প্লেট
ধাতব বিপি উপকরণগুলির মধ্যে প্রধানত অ্যালুমিনিয়াম, স্টেইনলেস স্টীল, টাইটানিয়াম এবং নিকেল সংকর ধাতু রয়েছে [3]।
ধাতব বিপিগুলি ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, গ্যাসের নিবিড়তা এবং নমন শক্তি সরবরাহ করে। অধিকন্তু, ধাতুগুলির চমৎকার নমনীয়তার কারণে, প্রবাহ ক্ষেত্রের কাঠামো সহ পাতলা প্লেটগুলি স্ট্যাম্পিংয়ের মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে, উল্লেখযোগ্যভাবে PEMFC ভলিউমেট্রিক শক্তি ঘনত্ব [2] উন্নত করে। যাইহোক, ধাতব বিপিগুলি PEMFC পরিবেশে (pH ~2–3, T=80–100 ডিগ্রি) ক্ষয়ের জন্য সংবেদনশীল, ধাতব আয়নগুলিকে ছেড়ে দেয় যা জ্বালানী কোষের ক্রিয়াকলাপকে বিরূপভাবে প্রভাবিত করে। এদিকে, পৃষ্ঠে একটি নিষ্ক্রিয় স্তর গঠনের ফলে যোগাযোগ প্রতিরোধের একটি উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি ঘটে, দীর্ঘ-স্থায়ী নির্ভরযোগ্যতাকে মারাত্মকভাবে সীমিত করে [২]।
ধাতব BP-এর জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করার বর্তমান প্রধান কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে ক্ষয়-প্রতিরোধী আবরণ প্রয়োগ করা এবং সাবস্ট্রেট জারা প্রতিরোধের উন্নতি [2]। আবরণ উল্লেখযোগ্যভাবে জারা কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করতে পারে, কিন্তু ভারসাম্য পরিবাহিতা, প্রক্রিয়া জটিলতা, এবং খরচ চ্যালেঞ্জিং. অধিকন্তু, জারা পরীক্ষাগুলি সাধারণত স্বল্প-মেয়াদী হয়, তাই ফলাফল বাস্তব-বিশ্ব দীর্ঘ-মেয়াদী কর্মক্ষমতা প্রতিফলিত নাও হতে পারে [2]। বর্তমান গবেষণা দেখায় যে একক আবরণেরও সীমাবদ্ধতা রয়েছে; উদাহরণস্বরূপ, টাইটানিয়াম সংকর ধাতুগুলির অক্সাইড ফিল্মের কারণে ভাল জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, তবে এটি যোগাযোগের প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়, যার জন্য পৃষ্ঠের পরিবাহিতা বৃদ্ধির চিকিত্সার প্রয়োজন হয়। ক্ষয় প্রতিরোধের এবং খরচের সমস্যাগুলি ধাতব বিপিগুলিকে বড় আকারে গ্রহণের ক্ষেত্রে বড় বাধা হয়ে থাকে [2]।
Lyu Jianxiang [6] এবং অন্যান্য. ট্রানজিশন মেটাল কার্বাইড আবরণ, ট্রানজিশন মেটাল নাইট্রাইড আবরণ, নিরাকার কার্বন আবরণ, গ্রাফিন-ভিত্তিক আবরণ, পরিবাহী পলিমার আবরণ, এবং জ্বালানী কোষে ধাতব বিপিগুলির জন্য উচ্চ-এনট্রপি অ্যালয় আবরণের উপর পদ্ধতিগতভাবে পর্যালোচনা করা হয়েছে। তারা উল্লেখ করেছে যে ইন্টারলকিং স্ট্রাকচারের সাথে মাল্টিলেয়ার আবরণগুলি ক্ষয় প্রতিরোধের এবং পরিবাহিতা উভয়ই সম্ভাব্যভাবে উন্নত করতে পারে। সাম্প্রতিক অধ্যয়নগুলি পরামর্শ দেয় যে আবরণে জারা{6}}প্রতিরোধী উপাদানগুলি অন্তর্ভুক্ত করাও একটি কার্যকর পদ্ধতি। অতএব, বহুস্তরীয় আবরণ এবং মৌলিক ডোপিং এর সংমিশ্রণে ধাতব BP-এর জন্য আরও ভাল ক্ষয়{8}}প্রতিরোধী আবরণ পাওয়া যাবে বলে আশা করা হচ্ছে।
2.3 যৌগিক বাইপোলার প্লেট
যৌগিক প্লেট দুটি বা ততোধিক উপাদান নিয়ে গঠিত, যান্ত্রিক, ক্ষয় এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে অপ্টিমাইজ করার সম্মিলিত প্রক্রিয়া সহ। কম্পোজিট প্লেটগুলিকে স্ট্রাকচারাল কম্পোজিট এবং প্রসেস কম্পোজিটগুলিতে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে [7]। উপাদানের ধরন অনুসারে, যৌগিক BP-কে দুটি প্রধান বিভাগে ভাগ করা যায়: পলিমার রজন/কার্বন কম্পোজিট এবং গ্রাফাইট/ধাতু কম্পোজিট [7]।
2.3.1 পলিমার রজন/কার্বন কম্পোজিট বাইপোলার প্লেট
যৌগিক গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট হল একটি নতুন ধরনের, যা মূলত জৈব পলিমার রেজিন এবং কার্বন{0}ভিত্তিক পরিবাহী ফিলার থেকে তৈরি। রজন ম্যাট্রিক্স যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করে এবং পরিবাহী ফিলারগুলিকে বন্ধন করে, গ্যাসের নিবিড়তা এবং নমনীয় শক্তির উন্নতির জন্য প্রধান গবেষণা ফোকাস হিসাবে পরিবেশন করে। পরিবাহী ফিলার, গ্রাফাইট দ্বারা উপস্থাপিত, পরিবাহী নেটওয়ার্ক গঠনের জন্য আন্তঃসংযোগ করে [2]।
পরিবাহী ফিলারগুলির মধ্যে সাধারণত কার্বন ব্ল্যাক, কার্বন ফাইবার (সিএফ), প্রসারিত গ্রাফাইট, কার্বন ন্যানোটিউব, সিন্থেটিক গ্রাফাইট (এসজি) এবং গ্রাফিন অন্তর্ভুক্ত থাকে; পলিমার রজনগুলির মধ্যে রয়েছে পলিপ্রোপিলিন, পলিথেরেথারকেটোন (পিইইকে), পলিথিন টেরেফথালেট (পিইটি), ইপোক্সি রেজিন এবং ফেনোলিক রেজিন [৮]।
গ্রাফাইট পরিবর্তন বা রজন সংযোজনগুলির সাথে মিলিত রজন এবং পরিবাহী ফিলারগুলির রচনা এবং ভর অনুপাত সামঞ্জস্য করে, যৌগিক গ্রাফাইট বিপিগুলির বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যগুলিকে সুরক্ষিত এবং অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে। এছাড়াও, উন্নত প্রস্তুতির কৌশল এবং পোস্ট-প্রসেসিং-যেমন গ্রাফাইট ফিলারগুলির অভিযোজন এবং বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণ করা এবং গ্রাফাইট/রজন ইন্টারফেসিয়াল বৈশিষ্ট্যগুলিকে অপ্টিমাইজ করা-প্রত্যক্ষভাবে ঢালাই করা যৌগিক প্লেটের ম্যাক্রো- এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারগুলিকে প্রভাবিত করে, যার ফলে তাদের কার্যক্ষমতাকে সরাসরি প্রভাবিত করে।
বর্তমানে, কম্পোজিট BP-এর জন্য গার্হস্থ্য উৎপাদন প্রযুক্তি এখনও পরিপক্ক নয়, প্রধানত কাঁচামালের ফর্মুলেশনের অসম্পূর্ণ স্থানীয়করণ, বৃহৎ-উৎপাদনের অভাব, এবং উচ্চ খরচের কারণে। তাই, কম-মূল্যের কাঁচামাল খুঁজে বের করা, ফর্মুলেশন অনুপাত এবং প্রক্রিয়াকরণের শর্তগুলিকে অপ্টিমাইজ করা এবং উৎপাদন চক্রকে সংক্ষিপ্ত করা হল গবেষণার মূল দিকনির্দেশ [9]।
2.3.2 গ্রাফাইট/মেটাল কম্পোজিট বাইপোলার প্লেট
গ্রাফাইট/ধাতুর যৌগিক প্লেটগুলি বিভাজক হিসাবে একটি ধাতব স্তর এবং ছিদ্রযুক্ত পাতলা কার্বন প্লেট বা গ্রাফাইট প্লেটগুলি (ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ এবং বেকিং দ্বারা তৈরি) ফ্লো ফিল্ড প্লেট হিসাবে, পরিবাহী আঠালো [7] দ্বারা আবদ্ধ। ধাতুগুলি ভাল পরিবাহিতা, উচ্চ শক্তি এবং গ্যাসের অভেদ্যতা প্রদান করে, যখন গ্রাফাইট জারা প্রতিরোধের প্রদান করে। এইভাবে, গ্রাফাইট প্রধানত সীল বা শক্তিবৃদ্ধি ফাংশন সহ্য করার প্রয়োজন ছাড়াই পরিবাহী এবং প্রবাহ চ্যানেলের জন্য কাজ করে, যা পরিপূরক সুবিধার অনুমতি দেয় [7]।
ধাতব-ভিত্তিক যৌগিক প্লেটগুলি গ্রাফাইট এবং ধাতব প্লেটের সুবিধাগুলিকে একত্রিত করে, সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উন্নত করে। যাইহোক, তাদের জটিল গঠন এবং বানোয়াট প্রক্রিয়াগুলি ব্যাপক উৎপাদনকে কঠিন করে তোলে, এবং উৎপাদন খরচ কার্বন ভিত্তিক কম্পোজিটের তুলনায় অনেক বেশি। সাধারণ PEMFC প্রচারের জন্য চ্যালেঞ্জ সত্ত্বেও, বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য তাদের সুবিধা রয়েছে [7]।
03 নমনীয় গ্রাফাইট এবং গ্রাফাইট কম্পোজিট বাইপোলার প্লেটের উপর গবেষণার অগ্রগতি
উপরোক্ত থেকে, নমনীয় গ্রাফাইট এবং গ্রাফাইট যৌগিক বিপিগুলি আরও সুষম সামগ্রিক কর্মক্ষমতা এবং শক্তিশালী বিকাশের সম্ভাবনা প্রদর্শন করে। BP কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তা অনুসারে, মূল সূচকগুলির মধ্যে রয়েছে গ্যাস ব্যাপ্তিযোগ্যতা, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, যোগাযোগ প্রতিরোধ, নমনীয় শক্তি এবং ক্ষয় হার, যা BP-এর জন্য প্রধান গবেষণার দিকনির্দেশ।
বিভিন্ন ধরনের BP-এর সুবিধা ও অসুবিধার তুলনা(সারণী বাদ দেওয়া হয়েছে)
3.1 গ্রাফাইট কম্পোজিট বাইপোলার প্লেটের পরিবাহিতা এবং নমনীয় শক্তিতে পলিমার পরিবর্তনের প্রভাব
জেং হাওডং [৮] এবং অন্যান্য। পরিবর্তিত পলিমাইড (PI) পলিথেরেথারকেটোন (PEEK) রজন সহ, প্রসারিত গ্রাফাইটকে প্রাথমিক পরিবাহী ফিলার হিসাবে ব্যবহার করে, এবং কম্প্রেশন মোল্ডিংয়ের মাধ্যমে PEMFC-এর জন্য যৌগিক বাইপোলার প্লেট প্রস্তুত করা হয়। তারা যৌগিক বিপি কর্মক্ষমতাতে রজন সামগ্রী এবং গ্রাফিন সংযোজনের প্রভাবগুলি তদন্ত করেছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে 40% এর একটি স্থির রজন ভর ভগ্নাংশ এবং 1:1.25 এর একটি PI:PEEK ভর অনুপাতের সাথে, প্রসারিত গ্রাফাইট/PI-PEEK যৌগিক BP নমুনাগুলি সর্বোত্তম বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা (181.8 S/cm) এবং নমনীয় শক্তি অর্জন করেছে (43% MPa47 এর বেশি)। বিশুদ্ধ PI রজন নমুনা.
লি হ্যাং [১০] এট আল। পরিবাহী সমষ্টি হিসাবে প্রাকৃতিক ফ্লেক গ্রাফাইট (এনজি) এবং ফিনোলিক রজন (পিএফ) এবং অসম্পৃক্ত পলিয়েস্টার রজন (ইউপিআর) বাইন্ডার হিসাবে ব্যবহার করেছে, কম্প্রেশন মোল্ডিংয়ের মাধ্যমে এনজি/পিএফ/ইউপিআর কম্পোজিট বিপি প্রস্তুত করছে। তারা পিএফ/ইউপিআর ভর অনুপাত, রজন সামগ্রী এবং পরিবাহিতা এবং নমনীয় শক্তির উপর ছাঁচনির্মাণের অবস্থার প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করেছে। ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে 20 wt% রজন সামগ্রীর অবস্থার অধীনে, PF/UPR ভর অনুপাত 6:1, চাপ তাপমাত্রা 100 ডিগ্রি, ছাঁচনির্মাণ চাপ 30 MPa, ছাঁচনির্মাণ তাপমাত্রা 180 ডিগ্রি, এবং ছাঁচনির্মাণ সময় 2 ঘন্টা, NG/PF/UPR যৌগিক শক্তি এবং F36cm এর f36cm বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা অর্জন করেছে। এমপিএ একই অবস্থার অধীনে NG/PF কম্পোজিটের তুলনায়, পরিবাহিতা 134.9% এবং নমনীয় শক্তি 21.2% বৃদ্ধি পেয়েছে।
3.2 সামগ্রিক BP পারফরম্যান্সের উপর গ্রাফাইট সাবস্ট্রেটের পুরুত্বের প্রভাব
ওয়াং ডেংকে [১১] এবং অন্যান্য। 1 মিমি পুরুত্বের চ্যানেল গ্রাফাইট বিপি তৈরি করতে 4 মিমি এবং 6 মিমি পুরুত্বের সম্প্রসারিত গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয়েছে, 1 মিমি পুরুত্বের চ্যানেল গ্রাফাইট বিপি তৈরি করা হয়েছে, যৌগিক নমনীয় গ্রাফাইট প্লেটের ছাঁচনির্মাণ এবং কর্মক্ষমতার উপর সাবস্ট্রেট পুরুত্বের প্রভাব অধ্যয়ন করা হয়েছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে 4 মিমি সাবস্ট্রেট আরও ভাল চ্যানেল/পাঁজর জ্যামিতি, উচ্চতর মাত্রিক নির্ভুলতা, 2×10⁻⁶ cm³·s⁻¹·cm⁻² এর DOE লক্ষ্যের নীচে গ্যাস ব্যাপ্তিযোগ্যতা, 25.4 MPa এর নমনীয় শক্তি, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা 3সেমি এবং 3সেমি যোগাযোগের কম, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহ প্লেট তৈরি করেছে। 2.37 mΩ·cm²। তারা চমৎকার জারা প্রতিরোধের প্রদর্শন; 3000 সেকেন্ডের পরে উচ্চ সম্ভাবনায় (1.6 V), জারা বর্তমান ঘনত্ব স্থিতিশীল থাকে। এইভাবে, 4 মিমি সাবস্ট্রেট 1 মিমি নমনীয় গ্রাফাইট প্লেট তৈরি করার জন্য একটি ভাল পছন্দ, যা DOE প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা প্রদান করে। লেখকরা আশা করেন যে এই কাজটি নমনীয় গ্রাফাইট প্লেটের শিল্পায়ন এবং জ্বালানী সেল শিল্পের আরও বিকাশকে উন্নীত করবে।
3.3 বাইপোলার প্লেটের নমনীয় শক্তি এবং পরিবাহিতার উপর গ্রাফাইট কণার আকারের প্রভাব
কাং [12] এট আল। দেখায় যে যৌগিক BP-এর নমনীয় শক্তি বাল্ক গ্রাফাইট কণার আকার হ্রাসের সাথে বৃদ্ধি পায়, কিন্তু পরিবাহিতা হ্রাস পায়। বাল্ক গ্রাফাইট কণাগুলি বিন্দু পরিচিতির মাধ্যমে সংযুক্ত হয়, যেখানে ফ্লেক গ্রাফাইট পরিচিতিগুলির মুখোমুখি--পরিবাহী নেটওয়ার্ক গঠন এবং ইলেকট্রন পরিবহনের সুবিধা দেয়।
3.4 পরিবাহিতা উপর কার্বন কালো এবং গ্রাফাইট কণা আকার অপ্টিমাইজেশানের প্রভাব
লিম [১৩] এট আল। প্রাকৃতিক গ্রাফাইট পাউডার, কার্বন ব্ল্যাক, এবং মিথাইল ইথাইল কিটোন দ্রাবকের মিশ্রণ ইপোক্সি রেজিন/কার্বন ফাইবার প্রিপ্রেগগুলিতে স্প্রে করে, শুকিয়ে যায় এবং তারপর কম্পোজিট বিপি তৈরি করার জন্য গরম চাপ দেওয়ার আগে উভয় পাশে গ্রাফাইট ফয়েল দিয়ে স্তরিত করা হয়। তাদের ছোট কণার আকারের কারণে, কার্বন কালো আরও সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে এবং পরিবাহিতা বৃদ্ধিতে প্রাকৃতিক গ্রাফাইট পাউডারের চেয়ে বেশি কার্যকর ছিল। গৌতম [১৪] ইত্যাদি। 1 মিনিটের জন্য KMnO₄, HClO₄ এবং HNO₃ এর মিশ্র দ্রবণে রাসায়নিকভাবে ইন্টারক্যালেটেড প্রাকৃতিক ফ্লেক গ্রাফাইট, তারপর একটি মাইক্রোওয়েভ ওভেন দিয়ে বিকিরণ করা হয় যাতে সর্বাধিক নির্দিষ্ট পরিমাণ (570±10) mL·g⁻¹ সহ প্রসারিত গ্রাফাইট তৈরি করা হয়। তারা পরবর্তীতে প্রসারিত গ্রাফাইট/কার্বন ব্ল্যাক/গ্রাফাইট মাইক্রো পার্টিকেল/ফেনোলিক রজন কম্পোজিট বিপি প্রস্তুত করে; একক-কোষ পরীক্ষাগুলি পরিবাহী ফিলারের মধ্যে কার্বন ব্ল্যাক এবং সূক্ষ্ম গ্রাফাইট পাউডার ভরাট শূন্যতার জন্য দায়ী, পরিবাহী ফিলার হিসাবে শুধুমাত্র প্রসারিত গ্রাফাইট ব্যবহার করে কম্পোজিটের তুলনায় ভাল কার্যকারিতা দেখায়৷
3.5 বাইপোলার প্লেটের পরিবাহিতা এবং নমনীয় শক্তিতে ভ্যাকুয়াম ইমপ্রেগনেশনের প্রভাব
Zhan Zize [3] এবং অন্যান্য. ভ্যাকুয়াম ইমপ্রেগনেশনের সময় ইপক্সি রজন মিশ্রিত সংযোজন, তাপমাত্রা এবং গ্রাফাইট ছিদ্রের কাঠামোর প্রভাবগুলি অধ্যয়ন করে রজন গর্ভধারণের পরিমাণের উপর, এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, নমনীয় শক্তি, এবং ফলে জ্বালানী কোষ BPs-এর গ্যাসের নিবিড়তা মূল্যায়ন করেছে। ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে তরল উপাদান এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি রজন সান্দ্রতা হ্রাস করে, গর্ভধারণ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে এবং রজনকে সূক্ষ্ম ছিদ্রগুলি পূরণ করতে দেয়। যাইহোক, কিছু ছিদ্র অপূর্ণ থেকে যায়; প্রসারিত গ্রাফাইটে 0.1 μm এর নীচের ছিদ্রগুলি সম্পূর্ণরূপে প্রবেশ করা কঠিন ছিল, সম্পূর্ণ ভরাট রোধ করে। ইপোক্সি রেজিন/ডাইলুয়েন্ট সিস্টেমের জন্য সর্বোত্তম ভ্যাকুয়াম ইমপ্রেগনেশন তাপমাত্রা ছিল 50 ডিগ্রি, এবং সর্বোত্তম ডাইলুয়েন্ট (ইথিলিন গ্লাইকোল ডিগ্লাইসিডিল ইথার) যোগ ছিল 15 wt%। প্রাপ্ত BP (EGP-H) এর প্লেনে পরিবাহিতা ছিল 340.12 S/cm, নমনীয় শক্তি 41.52 MPa এবং হিলিয়াম ব্যাপ্তিযোগ্যতা 5.4×10⁻⁷ cm³·cm⁻²·s⁻¹।
04 গ্রাফাইট বাইপোলার প্লেট কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য প্রধান পদ্ধতির সারাংশ
BP কর্মক্ষমতা উপর কাঁচামালের ধরন, অনুপাত, এবং ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়া অবস্থার প্রভাব সম্পর্কে, চারটি প্রধান দিক চিহ্নিত করা হয়:
(1) রজন পরিবাহী কণাকে আবদ্ধ করে এবং ক্রসলিংক করার পরে একটি ত্রিমাত্রিক নেটওয়ার্ক গঠন করে, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উন্নতি করে। যাইহোক, অতিরিক্ত রজন পরিবাহিতা হ্রাস করে। অতএব, যান্ত্রিক এবং বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা ভারসাম্যের জন্য রজন সামগ্রী অপ্টিমাইজ করা আবশ্যক।
(2) যখন গ্রাফাইট প্রধান পরিবাহী ফিলার হয়, তখন ফ্লেক গ্রাফাইট বাল্ক গ্রাফাইটের চেয়ে বেশি সহজে পরিবাহী পথ তৈরি করে। কণার আকার পরিবাহিতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উভয়কেই প্রভাবিত করে এবং একটি সঠিক কণার আকার বন্টন অপ্টিমাইজেশনের মাধ্যমে নির্ধারণ করা উচিত।
(3) কার্বন ব্ল্যাক, কার্বন ফাইবার বা কার্বন ন্যানোটিউবের ছোট সংযোজন কার্যকরভাবে শূন্যস্থান পূরণ করতে পারে এবং পরিবাহী পথ বাড়াতে পারে। ইতিমধ্যে, তারা রজন কার্যকরী গোষ্ঠীগুলির সাথে সমযোজী বন্ধন গঠন করতে পারে বা সরাসরি শক্ততা উন্নত করতে পারে, যার ফলে নমনীয় শক্তি বৃদ্ধি করে, যাতে যৌগিক বিপিগুলির পরিবাহিতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উভয়ই উন্নত হয়।
(4) কম্প্রেশন ছাঁচনির্মাণে, ক্রমাগত কাঁচামালের অনুপাত এবং গরম-প্রেসিং কন্ডিশনকে অপ্টিমাইজ করা, সমান্তরাল ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি করা, উৎপাদন চক্র সংক্ষিপ্ত করা এবং ক্রমাগত প্রবাহ উত্পাদন অর্জন করা প্রয়োজন।