Nachádzate sa pri kontrole zostavy článku pre 30 kW vanádiovú prietokovú batériu. Rám je opracovaný a dávka elektródovej plsti meria 4,1 až 5,0 mm cez 52 listov. Poslednou premennou je doska prietokového poľa: flexibilný grafitový kompozit, ktorý sa pri zovretí deformuje, alebo tuhá uhlíkovo-polymérová doska, ktorá drží svoju geometriu. Nesprávna voľba môže zvýšiť prechodový odpor o 18% a udržať zásobník pod menovitou prúdovou hustotou. Odpoveď závisí od rovinnosti rámu, tolerancie hrúbky elektródy a od toho, koľko čerpacej sily ste ochotní minúť.
Ako sa flexibilné a pevné prietokové poľné dosky líšia mechanicky
Oba typy dosiek prenášajú prúd, rozvádzajú elektrolyt a podporujú elektródu proti sile skrutky. Líšia sa modulom pružnosti a tým, ako reagujú na zmeny hrúbky.
Flexibilná doska prietokového poľa je poddajná uhlíkovo-grafitová kompozitná doska, ktorá sa elasticky deformuje pri stlačení zväzku, aby sa prispôsobila tolerancii hrúbky elektródy. Pevná doska prietokového poľa je tuhý lisovaný kompozit, ktorý si zachováva geometriu kanála pri rovnakom zaťažení.
Flexibilná doska sa zvyčajne vyrába z orientovanej grafitovej fólie s polymérnym spojivom. Jeho modul pružnosti je 8 až 15 GPa, takže sa správa ako stlačiteľný plech. Pevná doska je vylisovaná zo živice vystuženej uhlíkovými vláknami s modulom pružnosti 30 až 50 GPa. Správa sa ako konštrukčný prvok.
Praktický dôsledok: flexibilné platne tolerujú /-0,5 mm variácie hrúbky elektródy; tuhé dosky len asi /-0,1 mm. Pevné dosky však zabraňujú uzavretiu prierezu kanála pri stlačení. Tento jeden rozdiel riadi väčšinu zostávajúcich kompromisov. Pozri čo je doska s tvrdým prietokovým kanálom aby sme podrobnejšie porozumeli konštrukcii tuhého variantu.
Hard Flow Channel Plate Dosky z čistého uhlíkového materiálu s vysokou tvrdosťou sa vyrábajú živicovým spájaním, vysokotlakovým opakovaným lisovaním, impregnáciou a inými procesmi asfaltového koksu a ropných ko... Zobraziť produkt → Kontaktný odpor a zbierka prúdu
Pružné dosky poskytujú nižší počiatočný prechodový odpor pri rovnakom krútiacom momente; tuhé dosky držia stabilnejší kontaktný odpor po tepelnom cyklovaní. Kontaktný odpor medzi uhlíkovou doskou a uhlíkovou plsťou závisí od zaťaženia vynásobeného kontaktnou plochou. Flexibilná doska rozkladá zaťaženie rebier na viac plstených prameňov.
V jednom teste s hrúbkou 0,4 m^2 dosiahla flexibilná doska s 1,5 mm rebrami 28 mOhm-cm^2 pri 9 N/cm^2. Pevná doska potrebovala 2,0 mm rebrá na dosiahnutie 32 mOhm-cm^2. Po 800 tepelných cykloch od 20 do 55 C si tuhá doska zachovala 95 % svojho pôvodného prechodového odporu; pružná doska klesla na 85 %.
28 mOhm-cm^2 Počiatočný kontaktný odpor flexibilnej dosky pri 9 N/cm^2
32 mOhm-cm^2 Počiatočný kontaktný odpor tuhej dosky s 2,0 mm rebrami
95 % oproti 85 % Zachovanie kontaktu po 800 tepelných cykloch: pevné vs
Hydraulika, pokles tlaku a geometria kanálov
Pevné dosky umožňujú hlbšie kanály, čo znižuje pokles tlaku a čerpaciu silu. Hĺbka kanála ovplyvňuje pokles tlaku s inverznou kockou v laminárnom prúdení. V serpentínovom kanáli šírom 1,5 mm a dlhom 600 mm znižuje hĺbka z 1,0 na 1,5 mm pokles tlaku asi o 70 %.
V 50 kW VRFB pri 90 l/min zníženie poklesu tlaku v článku o 0,4 baru ušetrí približne 600 W čerpacieho výkonu, približne 1,2 % výkonu zásobníka. Flexibilné dosky sú obmedzené na plytšie profily, pretože hlbšie kanály zmenšujú oblasť rebier, ktoré upínajú elektródu. Časom sa tiež vkrádajú do kanála, takže efektívna hĺbka sa zmenšuje. Pevné dosky držia hĺbku kanála po celú dobu životnosti stohu.
Geometria prietokovej dosky ovplyvňuje hustotu výkonu viac, než väčšina tímov očakáva – prečítajte si našu analýzu ďalej ako môže geometria prietokovej dosky zlepšiť hustotu výkonu systému .
Spoľahlivosť tesnenia: Flexibilné vs. pevné dosky v zostave
Pevné dosky tesnia predvídateľnejšie s plochým rámom; flexibilné dosky sú zhovievavejšie voči deformácii rámu. Plastový rám má typicky odchýlku rovinnosti 0,3 až 0,5 mm nad 600 mm. Pružná doska sleduje túto odchýlku, takže tesnenie sa variabilne stláča, ale zostáva v rozsahu. Pevná doska nenasleduje, takže povrch tesnenia zvyčajne potrebuje opracovanie alebo dodatočnú vrstvu mäkkého tesnenia.
Pevná doska má inú slabinu: nadmerné utiahnutie jednej skrutky o 20 % nemá takmer žiadny účinok. Ohybná doska sa na tomto svorníku lokálne stenčuje, takže rebro pod ňou sa môže zrútiť alebo uzavrieť kanál.
| Kritérium | Flexibilná Flow Field Plate | Poľná doska s pevným prietokom |
| Modul pružnosti | 8-15 GPa | 30-50 GPa |
| Tolerancia hrúbky | /-0,3 mm | /-0,1 mm |
| Odporúčané upnutie | 6-10 N/cm^2 | 10-14 N/cm^2 |
| Tvrdosť tesnenia (Shore A) | 70-80 | 50-60 |
| Faktor poklesu tlaku | 1.0 | 0.7 |
| Zachovanie tepelného cyklu | 85 % po 800 cykloch | 95 % po 800 cykloch |
Flexibilná doska prietokového kanála Dosky z čistého uhlíkového materiálu vyrobené z expandovaného grafitu pod vysokým tlakom môžu byť spracované do rôznych štruktúr prietokových kanálov pomocou vysekávacích strojov, gravírovacích strojov... Zobraziť produkt → Flexibilné verzus pevné: ktorý z nich pre váš balík?
Zvoľte flexibilné, keď sa rovinnosť rámu a hrúbka elektródy líšia; vyberte si tuhú, keď potrebujete vysokú hustotu výkonu a predvídateľnú hydrauliku.
Vyberte flexibilnú platňu, keď
- Plocha bunky je väčšia ako 0,4 m^2 a rám je vyrobený vstrekovaním
- Hrúbka elektródovej plsti sa mení o viac ako /-0,3 mm
- Dráha toku je krátka a pokles tlaku nie je dominantný
- Vaša údržbárska posádka môže stoh po sformovaní znova nakrútiť
Vyberte pevnú platňu, keď
- Cieľová hustota výkonu je nad 300 mW/cm^2
- Dráha toku je dlhá s viacerými hadovitými zákrutami
- Používate zvárané hrany alebo kovovú bipolárnu platňu
- Stoh nebude po uvedení do prevádzky dotiahnutý
Náklady, nástroje a dodávateľský reťazec: Flexibilný verzus pevný v rozsahu
Flexibilné dosky sú lacnejšie pri malom množstve; pevné dosky vyhrávajú viac ako niekoľko tisíc jednotiek. Z valcovaného plechu sa vyreže pružná doska. Pre bunku 0,4 m^2 stojí surový listový materiál asi 2,5 až 3,5 krát menej ako jednotková cena lisovanej pevnej dosky pri 100 kusoch, pretože pevná doska nesie amortizáciu nástrojov. Pri 5 000 jednotkách sa pevná lisovaná doska stáva lacnejšou na jednotku, pretože materiál sa používa efektívnejšie a doba cyklu je krátka.
Nástrojom pre pevnú platňu je zvyčajne lisovacia forma s viacerými dutinami. Počiatočná investícia závisí od veľkosti dosky, počtu kanálov a požadovanej rovinnosti. Ak sa váš dizajn často mení, flexibilná výroba dosiek z plechu vám dáva väčšiu slobodu pri opakovaní bez toho, aby ste museli platiť za novú formu.
Jiaxing Naco New Material Co., Ltd. vyrába flexibilné dosky s prietokovým kanálom aj dosky s pevným prietokovým kanálom, takže môžete vyhodnotiť dve konfigurácie oproti rovnakej výrobnej tolerancii a rovnakej kontrole kvality. Keď odoberáte ktorúkoľvek dosku, požiadajte dodávateľa o toleranciu hrúbky na surovom plechu alebo výlisku, pretože to určuje, či potrebujete hrubšiu plsť alebo dodatočnú kompenzáciu tesnenia.
Uhlíkovo-plastová bipolárna doska vystužená uhlíkovými vláknami Uhlíkové bipolárne platne našej spoločnosti sú prvé flexibilné grafitové bipolárne platne vystužené uhlíkovými vláknami v tomto odvetví. Nelámu sa ani pri ohnutí o 360°,... Zobraziť produkt → Kontrolný zoznam rozhodnutí pre váš balík
Najprv priraďte platňu k najslabšej tolerancii vášho stohu a potom k jej prietokovej dráhe.
- Zmerajte hrúbku elektródovej plsti v celej dávke. Ak je rozptyl nad /-0,3 mm, začnite s flexibilnou doskou.
- Skontrolujte rovinnosť rámu. Ak presahuje 0,3 mm nad 600 mm, vyhnite sa pevnej doske, pokiaľ neopracovávate čelnú plochu tesnenia.
- Vypočítajte pokles tlaku v kanáli pri cieľovom prietoku. Ak to prekročí váš rozpočet pumpy, prejdite na pevnú dosku s hlbším kanálom.
- Odhadnite celkové jednotky a zmeňte frekvenciu pod 2 000 jednotiek. Prototypovanie flexibilných dosiek je rýchlejšie, ale nástroje na výrobu pevných dosiek sa vyplácajú v mierke.
- Otestujte prvý stoh s oboma platňami. Pred schválením návrhu zmerajte odpor kontaktu a mieru úniku po 500 tepelných cykloch.
Často kladené otázky
Môže byť flexibilná prietoková doska použitá v vanádovej redoxnej prietokovej batérii?
áno. Flexibilná kompozitná doska je chemicky kompatibilná s vanádiovým elektrolytom, ak je polymérne spojivo správne zvolené. Hlavným rizikom je tečenie v priebehu času, preto naplánujte retorque po prvých 50 až 200 hodinách prevádzky.
Ako sa porovnáva kontaktný odpor medzi pružnými a pevnými doskami?
Pružné dosky zvyčajne vykazujú nižší počiatočný prechodový odpor, pretože poddajný materiál sa prispôsobuje plsti. Pevné dosky vyžadujú širšie rebrá na dosiahnutie porovnateľných hodnôt, ale lepšie si zachovávajú kontaktný odpor v porovnaní s tepelným cyklovaním.
Ktorý typ dosky má dlhšiu životnosť?
Pevné dosky vo všeobecnosti vydržia dlhšie vo vysokoteplotných skladoch, pretože odolávajú tečeniu a deformácii kanálov. Flexibilné dosky vydržia dlhšie v aplikáciách s nerovnými rámami, pretože tolerujú odchýlku rovinnosti bez úniku.
Potrebujú dosky prietokového poľa samostatné tesnenie?
áno. Oba typy potrebujú tesnenie medzi doskou a rámom. Tvrdosť tesnenia sa líši - mäkšie tesnenia (50 až 60 Shore A) pár s pevnými doskami, tvrdšie tesnenia (70 až 80 Shore A) pár s pružnými doskami.
