Sunteți la evaluarea construcției celulei pentru o baterie cu flux de vanadiu de 30 kW. Cadrul este prelucrat și lotul de pâslă cu electrozi măsurat 4,1 până la 5,0 mm pe 52 de foi. Ultima variabilă este placa câmpului de curgere: un compozit flexibil de grafit care se deformează la prindere sau o placă rigidă de carbon-polimer care își menține geometria. Alegerea greșită poate crește rezistența de contact cu 18% și poate menține stiva sub densitatea de curent nominală. Răspunsul depinde de planeitatea cadrului, de toleranța la grosimea electrodului și de câtă putere de pompare sunteți dispus să o cheltuiți.
Cât de diferite diferă mecanic plăcile de câmp cu flux flexibil și rigid
Ambele tipuri de plăci transportă curent, distribuie electrolitul și susțin electrodul împotriva forței șuruburilor. Ele diferă prin modulul de elasticitate și modul în care răspund la variația grosimii.
O placă flexibilă de câmp de curgere este o foaie compozită de carbon-grafit care se deformează elastic sub compresia stivei pentru a se adapta toleranței grosimii electrodului. O placă rigidă de câmp de curgere este un compozit turnat rigid care își menține geometria canalului sub aceeași sarcină.
O placă flexibilă este de obicei construită din folie de grafit orientată cu un liant polimeric. Modulul său de elasticitate este de 8 până la 15 GPa, deci se comportă ca o foaie compresibilă. O placă rigidă este turnată din rășină armată cu fibră de carbon, cu un modul elastic de 30 până la 50 GPa. Se comportă ca un membru structural.
Consecința practică: plăcile flexibile tolerează variația grosimii electrodului de /-0,5 mm; plăci rigide doar aproximativ /-0,1 mm. Dar plăcile rigide împiedică secțiunea transversală a canalului să se închidă sub compresie. Această diferență determină majoritatea compromisurilor rămase. Vezi ce este o placă de canal cu flux dur pentru a înțelege mai detaliat construcția variantei rigide.
Placă de canal cu flux dur Plăcile de material de carbon pur de duritate ridicată sunt realizate prin lipire cu rășină, presare repetată la presiune înaltă, impregnare și alte procese de cocs de asfalt și de petrol... Vizualizare produs → Rezistența de contact și colectarea curentului
Plăcile flexibile oferă o rezistență de contact inițială mai mică la același cuplu; plăcile rigide mențin rezistența de contact mai stabilă după ciclul termic. Rezistența la contact între o placă de carbon și pâslă de carbon depinde de sarcina înmulțită cu aria de contact. Placa flexibilă împrăștie sarcina nervului peste mai multe fire de pâslă.
Într-un test de stivă de 0,4 m^2, o placă flexibilă cu nervuri de 1,5 mm a atins 28 mOhm-cm^2 la 9 N/cm^2. Placa rigidă a avut nevoie de nervuri de 2,0 mm pentru a ajunge la 32 mOhm-cm^2. După 800 de cicluri termice de la 20 la 55 C, placa rigidă și-a păstrat 95% din rezistența de contact inițială; placa flexibilă a scăzut la 85%.
28 mOhm-cm^2 Rezistența de contact inițială a plăcii flexibile la 9 N/cm^2
32 mOhm-cm^2 Rezistență de contact inițială a plăcii rigide cu nervuri de 2,0 mm
95% vs 85% Reținerea contactului după 800 de cicluri termice: rigid vs flexibil
Hidraulica, căderea de presiune și geometria canalului
Plăcile rigide permit canale mai adânci, ceea ce reduce căderea de presiune și puterea de pompare. Adâncimea canalului afectează căderea de presiune cu cubul invers într-un flux laminar. Într-un canal serpentin de 1,5 mm lățime și 600 mm lungime, creșterea adâncimii de la 1,0 la 1,5 mm reduce căderea de presiune cu aproximativ 70%.
Într-un VRFB de 50 kW la 90 L/min, reducerea căderii de presiune a celulei cu 0,4 bar economisește aproximativ 600 W de putere de pompare, aproximativ 1,2% din producția de stivă. Plăcile flexibile sunt limitate la profile mai puțin adânci, deoarece canalele mai adânci reduc zona nervurii care prinde electrodul. De asemenea, se strecoară în canal în timp, astfel încât adâncimea efectivă se micșorează. Plăcile rigide păstrează adâncimea canalului pe toată durata de viață a stivei.
Geometria plăcii de curgere afectează densitatea de putere mai mult decât se așteaptă majoritatea echipelor - citiți analiza noastră mai departe modul în care geometria plăcii de curgere poate îmbunătăți densitatea puterii sistemului .
Fiabilitatea etanșării: plăci flexibile vs rigide în asamblare
Plăcile rigide etanșează mai previzibil cu un cadru plat; plăcile flexibile sunt mai îngăduitoare la deformarea cadrului. Un cadru din plastic are de obicei o abatere de planeitate de 0,3 până la 0,5 mm peste 600 mm. Placa flexibilă urmează această abatere, astfel încât garnitura se comprimă variabil, dar rămâne în interval. Placa rigidă nu urmează, astfel încât suprafața de etanșare necesită de obicei prelucrare sau un strat suplimentar de garnitură moale.
Placa rigidă are o slăbiciune diferită: suprastrângerea unui șurub cu 20% nu are aproape niciun efect. Placa flexibilă se subțiază local la acel șurub, astfel încât nervura de sub ea se poate prăbuși sau închide un canal.
| Criteriu | Placă de câmp flexibil cu flux | Placă de câmp rigidă |
| Modulul elastic | 8-15 GPa | 30-50 GPa |
| Toleranta la grosime | /-0,3 mm | /-0,1 mm |
| Prindere recomandată | 6-10 N/cm^2 | 10-14 N/cm^2 |
| Duritatea garniturii (Shore A) | 70-80 | 50-60 |
| Factor de cădere de presiune | 1.0 | 0.7 |
| Reținerea ciclului termic | 85% după 800 de cicluri | 95% după 800 de cicluri |
Placă flexibilă pentru canal de curgere Plăcile de material din carbon pur realizate din grafit expandat la presiune ridicată pot fi procesate în diferite structuri de canale de curgere cu mașini de tăiat, mașini de gravat... Vizualizare produs → Flexibil vs Rigid: Care pentru stiva dvs.?
Alegeți flexibil atunci când planeitatea cadrului și grosimea electrodului variază; alegeți rigid atunci când aveți nevoie de densitate mare de putere și hidraulic previzibil.
Selectați o placă flexibilă când
- Suprafața celulei este mai mare de 0,4 m^2 și cadrul este turnat prin injecție
- Grosimea pâslei electrodului variază cu mai mult de /-0,3 mm
- Calea de curgere este scurtă și căderea de presiune nu este dominantă
- Echipa dvs. de întreținere poate restrânge stiva după formare
Selectați o placă rigidă când
- Densitatea de putere țintă este peste 300 mW/cm^2
- Calea curgerii este lungă, cu mai multe viraje serpentine
- Folosești margini sudate sau o placă bipolară metalică
- Stiva nu va fi restrânsă după punerea în funcțiune
Cost, scule și lanț de aprovizionare: flexibil vs rigid la scară
Plăcile flexibile sunt mai ieftine la cantități mici; plăcile rigide câștigă peste câteva mii de unități. O placă flexibilă este tăiată dintr-o foaie rulată. Pentru o celulă de 0,4 m^2, materialul brut costă de aproximativ 2,5 până la 3,5 ori mai puțin decât costul unitar al unei plăci rigide turnate la 100 de bucăți, deoarece placa rigidă poartă amortizarea sculelor. La 5.000 de unități, placa turnată rigidă devine mai ieftină pe unitate, deoarece materialul este utilizat mai eficient și timpul de ciclu este scurt.
Uneltele pentru o placă rigidă sunt de obicei o matriță de compresie cu mai multe cavități. Investiția inițială depinde de dimensiunea plăcii, numărul de canale și planeitatea necesară. Dacă designul dumneavoastră se schimbă frecvent, producția flexibilă de plăci din stocul de foi vă oferă mai multă libertate de a repeta fără a plăti pentru o matriță nouă.
Jiaxing Naco New Material Co., Ltd. produce atât plăci flexibile pentru canal de curgere, cât și plăci rigide pentru canal de curgere, astfel încât să puteți evalua cele două configurații în raport cu aceeași toleranță de producție și același control al calității. Când achiziționați oricare dintre plăci, solicitați furnizorului toleranța de grosime a foii brute sau a modelului, deoarece aceasta determină dacă aveți nevoie de o pâslă mai groasă sau de compensare suplimentară a garniturii.
Placă bipolară carbon-plastic ranforsată cu fibră de carbon Plăcile bipolare de carbon ale companiei noastre sunt primele plăci bipolare din grafit flexibil armate cu fibră de carbon din industrie. Nu se sparg chiar și atunci când sunt îndoiți la 360°, cu... Vizualizare produs → O listă de verificare a deciziei pentru stiva dvs
Potriviți placa cu cea mai slabă toleranță a stivei dvs., apoi cu calea de curgere.
- Măsurați grosimea pâslei electrodului pe lot. Dacă răspândirea este peste /-0,3 mm, începeți cu o placă flexibilă.
- Verificați planeitatea cadrului. Dacă depășește 0,3 mm peste 600 mm, evitați o placă rigidă decât dacă veți prelucra fața de etanșare.
- Calculați căderea de presiune a canalului la debitul țintă. Dacă depășește bugetul pompei, treceți la o placă rigidă cu un canal mai adânc.
- Estimați unitățile totale și modificați frecvența sub 2.000 de unități. Prototiparea plăcilor flexibile este mai rapidă, dar sculele rigide ale plăcilor dau rezultate la scară.
- Testați primul teanc cu ambele farfurii. Măsurați rezistența de contact și rata de scurgere după 500 de cicluri termice înainte de a aproba proiectul.
Întrebări frecvente
Poate fi folosită o placă flexibilă de câmp cu flux într-o baterie cu flux redox de vanadiu?
Da. Foaia compozită flexibilă este compatibilă chimic cu electrolitul de vanadiu atunci când liantul polimeric este selectat corect. Riscul principal este fluajul în timp, așa că programați o retorsion după primele 50 până la 200 de ore de funcționare.
Cum se compară rezistența de contact între plăcile flexibile și cele rigide?
Plăcile flexibile prezintă de obicei o rezistență inițială la contact mai mică, deoarece materialul compatibil se conformează pâslei. Plăcile rigide necesită nervuri mai largi pentru a obține valori comparabile, dar păstrează mai bine rezistența la contact în timpul ciclului termic.
Ce tip de placă are o durată de viață mai lungă?
Plăcile rigide durează, în general, mai mult în stivele de temperatură ridicată, deoarece rezistă la fluaj și la deformarea canalului. Plăcile flexibile durează mai mult în aplicațiile cu rame neuniforme, deoarece tolerează abaterea planeității fără scurgeri.
Plăcile de câmp de curgere au nevoie de o garnitură separată?
Da. Ambele tipuri au nevoie de o garnitură între placă și cadru. Duritatea garniturii diferă - garnituri mai moi (50 până la 60 Shore A) pereche cu plăci rigide, garnituri mai dure (70 până la 80 Shore A) pereche cu plăci flexibile.
