حکاکی شیمیایی برای صفحه های دو قطبی فلزی: کاربردهای، مزایا، مواد و فرآیندهای

مقدمه

صفحه های دو قطبی فلزی اجزای اصلی سلول های سوخت غشاء مبادله پروتون (PEM) ، الکترولایزر های آب PEM و باتری های جریان ردوکس وانادیوم هستند. آنها گازهای واکنش پذیر را به طور یکنواخت توزیع می کنند،جمع آوری و هدایت جریان الکتریکیبا سرعت بازار انرژی پاک، تولید کنندگان به تکنولوژی های تولید با دقت بالا روی آورده اند که می توانند ورق های فلزی نازک را به سلول های قابل اعتماد تبدیل کنند.صفحه های طولانی مدت با هزینه رقابتی.

مکان هایی که از صفحه های دوقطبی فلزی استفاده می شود

با تشکر از قدرت مکانیکی بالا، رسانایی الکتریکی و حرارتی عالی، و مناسب برای طرح های دیواری نازک،صفحه های دو قطبی فلزی به طور گسترده ای در زمینه های کاربردی در حال رشد هستند:

• سلول های سوخت PEMاستفاده می شود در وسایل نقلیه سلول سوخت، اتوبوس ها، کامیون ها، لیفتراک ها و سیستم های گرمایی و برق ترکیبی ثابت (CHP).
• الکترولایزرهای آب PEMیک جزء کلیدی در تجهیزات تولید هیدروژن سبز.
• باتری های جریان ردوکس وانادیوم (VRFB)- شبکه های بزرگ و سیستم های ذخیره انرژی تجدید پذیر
• سلول های سوختی متانول مستقیم و سایر دستگاه های الکتروشیمیاییراه حل های حمل و نقل کوچک و پشتیبان

روند توسعه

همانطور که انرژی هیدروژن وارد تجاری سازی در مقیاس بزرگ می شود، صفحه های دو قطبی به سمت وزن سبک تر، پروفایل های نازک تر (0.075 mm 0.1 mm) ، دقت بیشتری در جریان میدان و هزینه واحد پایین تر تمایل دارند.طراحان به طور فزاینده ای از صفحات فلزی به جای جایگزین های ضخیم تر گرافیت استفاده می کنند، که انتخاب فرآیند تولید را یک عامل تعیین کننده برای عملکرد و بهره وری هزینه می کند.

چرا حکاکی شیمیایی روش مورد علاقه است؟

Chemical etching (also called photochemical etching or photochemical machining) produces the flow-field channels and contours of metal bipolar plates by selective metal removal through a photo-resist maskآن را مزایای روشن نسبت به چاپ، ماشینکاری و برش لیزر ارائه می دهد:

• آزادی طراحی نامحدود- الگوهای پیچیده سرپنتین، بین رقمی یا بیومیتیک جریان میدان بدون گچ یا ابزار حک شده اند؛ تغییرات طراحی هزینه اضافی ندارند و نمونه سازی فقط چند روز طول می کشد.
• بدون بر و بدون استرس- هیچ نیروی مکانیکی اعمال نمی شود، بنابراین صفحات کاملا مسطح باقی می مانند بدون ترک، میکرو ترک یا سخت شدن کار، محافظت از غشای ظریف از سوراخ.
• دقت بالا و یکنواختکانال های جریان با تحملات تنگ و ثابت در سراسر هر صفحه در دسته تولید می شوند، که برای توزیع گازی یکنواخت و عملکرد پایدار سلول ضروری است.
• ایده آل برای مواد نازک- ورق های بسیار نازک از 0.05 میلی متر می توانند بدون تغییر شکل پردازش شوند، که به طور مستقیم از روند سبک وزن در طراحی مجموعه سلول سوخت پشتیبانی می کند.
• اقتصاد مقیاس پذیر✓ نمونه های اولیه با هزینه پایین به راحتی به تولید حجم بالا منتقل می شوند، بدون محک املاک گران قیمت و حداقل زمان تحویل.
• کیفیت لبه پاک✓ بدون منطقه گرمایی (HAZ) ، بدون لایه ی تغییر شکل و بدون حاشیه ی بریده شده، کار پس از پردازش را کاهش می دهد.

فلزات و مواد قابل حکاکی

حکاکی شیمیایی از طیف گسترده ای از فلزات که معمولاً برای صفحه های دو قطبی و اجزای مرتبط استفاده می شود پشتیبانی می کند:

ضخامت و ظرفیت اندازه

حکاکی شیمیایی به طور معمول بر روی ورق های فلزی از0.05mm تا 1.5mmدر ضخامت، با عمق کانال جریان حک شده به طور معمول بین 0.1 mm و 0.6 mm و پهنای کانال از 0.2 mm به بالا. پانل های تولید استاندارد از اندازه قطعات تا حدود۶۰۰ میلی متر × ۶۰۰ میلی متر، با فرمت های بزرگتر در دسترس در تجهیزات خاص. بسته به مواد و هندسه، تحمل ابعاد می تواند در حدود ± 0.015 میلی متر نگه داشته شود،ارائه قابلیت تکرار که مجموعه سلول سوخت می خواهد.

پشتیبانی از فرایندهای کمکی

برای تحویل صفحات دو قطبی آماده برای انباشت، حکاکی با طیف گسترده ای از فرآیندهای مکمل ترکیب می شود:

• برش دقیق- برش لیزر یا EDM سیم برای شکل های بیرونی نهایی، انبوه ها و برش های پیچیده با تحمل های تنگ.
• چاپ و شکل دادن- چاپ، چاپ و قالب بندی بر روی صفحه نازک برای ویژگی های ثانویه یا هندسه های جایگزین میدان جریان.
• پوشش و پوشش- پوشش بر پایه طلا، پلاتین یا کربن که مقاومت تماس سطح را کاهش می دهد و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد؛ به علاوه غیرفعال سازی و تمیز کردن سطح.
• سایر مراحل ارزش افزوده- جوش لیزری از جفت های صفحه، آزمایش نشت، بازرسی مسطحیت، اندازه گیری ابعاد CMM و بررسی پروفایل سطح.

نتیجه گیری

حکاکی شیمیایی ترکیبی از انعطاف پذیری طراحی، دقت، کیفیت بدون حفر و مقیاس پذیری مقرون به صرفه است، که آن را به یکی از رقابتی ترین مسیرهای تولید برای صفحات دو قطبی فلزی تبدیل می کند.اگر شما در حال توسعه سلول های سوخت و یا الکترولیزر و نیاز به صفحه های دو قطبی فلزی با دقت بالا حک شده، با ما تماس بگیرید برای بحث در مورد مواد، ضخامت، اندازه و حجم مورد نیاز خود را.