Nalazite se na pregledu izrade ćelija za 30 kW vanadijevu protočnu bateriju. Okvir je strojno obrađen, a šarža filca elektrode izmjerena je od 4,1 do 5,0 mm na 52 lista. Posljednja varijabla je ploča s poljem protoka: fleksibilni grafitni kompozit koji se deformira pod stezanjem ili kruta ugljično-polimerna ploča koja zadržava svoju geometriju. Pogrešan odabir može povećati kontaktni otpor za 18% i održati skup ispod nazivne gustoće struje. Odgovor ovisi o ravnosti okvira, toleranciji debljine elektrode i količini pumpne snage koju ste spremni potrošiti.
Kako se mehanički razlikuju fleksibilne i krute ploče polja protoka
Obje vrste ploča nose struju, distribuiraju elektrolit i podupiru elektrodu protiv sile zavrtnja. Razlikuju se po modulu elastičnosti i načinu na koji reagiraju na promjenu debljine.
Fleksibilna ploča s poljem protoka je kompozitna ploča od ugljika i grafita koja se elastično deformira pod kompresijom hrpe kako bi se prilagodila toleranciji debljine elektrode. Kruta ploča s poljem protoka kruti je oblikovani kompozit koji zadržava svoju geometriju kanala pod istim opterećenjem.
Fleksibilna ploča obično se izrađuje od orijentirane grafitne folije s polimernim vezivom. Njegov modul elastičnosti je 8 do 15 GPa, pa se ponaša kao stlačiva ploča. Kruta ploča je oblikovana od smole ojačane karbonskim vlaknima, s modulom elastičnosti od 30 do 50 GPa. Ponaša se kao strukturni član.
Praktična posljedica: fleksibilne ploče toleriraju varijacije debljine elektrode /-0,5 mm; krute ploče samo oko /-0,1 mm. Ali krute ploče sprječavaju zatvaranje poprečnog presjeka kanala pod pritiskom. Ova jedna razlika pokreće većinu preostalih kompromisa. vidjeti što je hard flow channel plate kako bismo detaljnije razumjeli konstrukciju krute varijante.
Kanalna ploča tvrdog protoka Ploče od čistog karbonskog materijala visoke tvrdoće izrađuju se vezivanjem smole, ponovljenim prešanjem pod visokim pritiskom, impregnacijom i drugim postupcima asfaltnog koksa i naftnog ko... Pogledajte proizvod → Kontaktni otpor i prikupljanje struje
Fleksibilne ploče daju manji početni kontaktni otpor pri istom momentu; krute ploče drže kontaktni otpor stabilnijim nakon toplinskog ciklusa. Kontaktni otpor između karbonske ploče i karbonskog filca ovisi o opterećenju pomnoženom s kontaktnom površinom. Fleksibilna ploča raspoređuje opterećenje rebra na više filcanih niti.
U jednom testu snopa od 0,4 m^2, fleksibilna ploča s rebrima od 1,5 mm postigla je 28 mOhm-cm^2 pri 9 N/cm^2. Kruta ploča trebala je rebra od 2,0 mm da bi dosegla 32 mOhm-cm^2. Nakon 800 toplinskih ciklusa od 20 do 55 C, kruta ploča zadržala je 95% svog izvornog kontaktnog otpora; fleksibilna ploča je pala na 85%.
28 mOhm-cm^2 Početni kontaktni otpor fleksibilne ploče pri 9 N/cm^2
32 mOhm-cm^2 Početni kontaktni otpor krute ploče s rebrima od 2,0 mm
95% naspram 85% Zadržavanje kontakta nakon 800 toplinskih ciklusa: kruto naspram fleksibilno
Hidraulika, pad tlaka i geometrija kanala
Krute ploče omogućuju dublje kanale, što smanjuje pad tlaka i snagu pumpanja. Dubina kanala utječe na pad tlaka s inverznom kockom u laminarnom strujanju. U zmijolikom kanalu širine 1,5 mm i duljine 600 mm, povećanje dubine s 1,0 na 1,5 mm smanjuje pad tlaka za oko 70%.
U 50 kW VRFB pri 90 L/min, smanjenje pada tlaka u ćeliji za 0,4 bara štedi otprilike 600 W snage pumpanja, oko 1,2% izlazne snage. Fleksibilne ploče ograničene su na pliće profile jer dublji kanali smanjuju područje rebra koje steže elektrodu. Također se s vremenom uvuku u kanal, pa se učinkovita dubina smanjuje. Krute ploče drže dubinu kanala tijekom životnog vijeka hrpe.
Geometrija protočne ploče utječe na gustoću snage više nego što većina timova očekuje - pročitajte našu analizu dalje kako geometrija protočne ploče može poboljšati gustoću snage sustava .
Pouzdanost brtvljenja: fleksibilne naspram krutih ploča u sklopu
Krute ploče brtve predvidljivije s ravnim okvirom; fleksibilne ploče lakše opraštaju savijanje okvira. Plastični okvir obično ima odstupanje ravnosti od 0,3 do 0,5 mm preko 600 mm. Fleksibilna ploča prati to odstupanje, tako da se brtva komprimira promjenjivo, ali ostaje unutar raspona. Kruta ploča ne slijedi, tako da je površina brtve obično potrebna strojna obrada ili dodatni mekani sloj brtve.
Kruta ploča ima drugu slabost: prekomjerno zatezanje jednog vijka za 20% nema gotovo nikakvog učinka. Fleksibilna ploča se lokalno stanji na tom vijku, tako da se rebro ispod nje može srušiti ili zatvoriti kanal.
| Kriterij | Fleksibilna ploča za protok | Ploča s krutim protokom |
| Modul elastičnosti | 8-15 GPa | 30-50 GPa |
| Tolerancija debljine | /-0,3 mm | /-0,1 mm |
| Preporučeno stezanje | 6-10 N/cm^2 | 10-14 N/cm^2 |
| Tvrdoća brtve (Shore A) | 70-80 (prikaz, stručni). | 50-60 (prikaz, stručni). |
| Faktor pada tlaka | 1.0 | 0.7 |
| Zadržavanje toplinskog ciklusa | 85% nakon 800 ciklusa | 95% nakon 800 ciklusa |
Fleksibilna ploča kanala za protok Ploče od čistog ugljičnog materijala izrađene od ekspandiranog grafita pod visokim tlakom mogu se obraditi u različite strukture kanala protoka pomoću strojeva za rezanje, graviranje... Pogledajte proizvod → Fleksibilan naspram krutog: koji je za vaš skup?
Odaberite fleksibilni kada se ravnost okvira i debljina elektrode razlikuju; odaberite kruti kada trebate veliku gustoću snage i predvidljivu hidrauliku.
Odaberite fleksibilnu ploču kada
- Površina ćelije je veća od 0,4 m^2, a okvir je brizgan
- Debljina filca elektrode varira za više od /-0,3 mm
- Put protoka je kratak i pad tlaka nije dominantan
- Vaša ekipa za održavanje može ponovno zategnuti hrpu nakon formiranja
Odaberite krutu ploču kada
- Ciljana gustoća snage je iznad 300 mW/cm^2
- Staza toka je duga s višestrukim serpentinama
- Koristite zavarene rubove ili metalnu bipolarnu ploču
- Nakon puštanja u rad dimnjak se neće ponovno zatezati
Trošak, alati i lanac opskrbe: Fleksibilno naspram krutog u mjerilu
Fleksibilne ploče su jeftinije u malim količinama; krute ploče pobjeđuju više od nekoliko tisuća jedinica. Fleksibilna ploča izrezana je iz valjanog lima. Za ćeliju od 0,4 m^2, sirovi limeni materijal košta oko 2,5 do 3,5 puta manje od jedinične cijene oblikovane krute ploče od 100 komada, jer kruta ploča nosi amortizaciju alata. S 5000 jedinica, kruta oblikovana ploča postaje jeftinija po jedinici jer se materijal koristi učinkovitije, a vrijeme ciklusa je kratko.
Alati za krutu ploču obično su kompresijski kalupi s višestrukim šupljinama. Početna investicija ovisi o veličini ploče, broju kanala i potrebnoj ravnosti. Ako se vaš dizajn često mijenja, fleksibilna proizvodnja ploča iz limova daje vam više slobode za ponavljanje bez plaćanja novog kalupa.
Jiaxing Naco New Material Co., Ltd. proizvodi i fleksibilne ploče kanala protoka i krute ploče kanala protoka, tako da možete procijeniti dvije konfiguracije u odnosu na istu toleranciju proizvodnje i istu kontrolu kvalitete. Kada nabavite bilo koju ploču, pitajte dobavljača za toleranciju debljine na sirovom limu ili kalupu, jer to određuje trebate li deblji filc ili dodatnu kompenzaciju brtve.
Ugljično-plastična bipolarna ploča ojačana ugljičnim vlaknima Karbonske bipolarne ploče naše tvrtke prve su fleksibilne grafitne bipolarne ploče ojačane ugljičnim vlaknima u industriji. Ne lome se ni kada su savijeni za 360°, w... Pogledajte proizvod → Kontrolni popis odluka za vaš skup
Najprije uskladite ploču s najslabijom tolerancijom svoje hrpe, a zatim s njezinom putanjom protoka.
- Izmjerite debljinu filca elektrode u šarži. Ako je širenje iznad /-0,3 mm, počnite s fleksibilnom pločom.
- Provjerite ravnost okvira. Ako premašuje 0,3 mm preko 600 mm, izbjegavajte krutu ploču osim ako nećete strojno obrađivati površinu brtve.
- Izračunajte pad tlaka u kanalu pri ciljnom protoku. Ako premašuje vaš proračun pumpe, prijeđite na krutu ploču s dubljim kanalom.
- Procijenite ukupne jedinice i učestalost promjena ispod 2000 jedinica. Izrada prototipa fleksibilne ploče je brža, ali alat za krutu ploču isplati se u mjerilu.
- Testirajte prvu hrpu s obje ploče. Izmjerite kontaktni otpor i brzinu curenja nakon 500 toplinskih ciklusa prije nego što odobrite dizajn.
Često postavljana pitanja
Može li se fleksibilna ploča s poljem protoka koristiti u vanadijevoj redoks protočnoj bateriji?
Da. Fleksibilna kompozitna ploča kemijski je kompatibilna s vanadijevim elektrolitom ako je polimerno vezivo pravilno odabrano. Glavni rizik je puzanje tijekom vremena, pa rasporedite ponovni moment nakon prvih 50 do 200 sati rada.
Kakav je kontaktni otpor u usporedbi između fleksibilnih i krutih ploča?
Fleksibilne ploče obično pokazuju niži početni kontaktni otpor jer je popustljivi materijal usklađen s filcom. Krute ploče zahtijevaju šira rebra kako bi se postigle usporedive vrijednosti, ali bolje zadržavaju kontaktni otpor tijekom toplinskih ciklusa.
Koja vrsta ploča ima dulji vijek trajanja?
Krute ploče općenito traju duže u hrpama na visokim temperaturama jer su otporne na puzanje i deformaciju kanala. Fleksibilne ploče traju dulje u aplikacijama s neravnim okvirima, jer toleriraju odstupanje od ravnosti bez curenja.
Trebaju li ploče polja protoka zasebnu brtvu?
Da. Obje vrste trebaju brtvu između ploče i okvira. Tvrdoća brtve se razlikuje - mekše brtve (50 do 60 Shore A) uparuju se s krutim pločama, tvrđe brtve (70 do 80 Shore A) uparuju se s fleksibilnim pločama.
