Bạn đang ở buổi đánh giá cấu tạo tế bào của pin dòng vanadi 30 kW. Khung được gia công và lô nỉ điện cực có kích thước từ 4,1 đến 5,0 mm trên 52 tấm. Biến cuối cùng là tấm trường dòng chảy: một hỗn hợp than chì linh hoạt biến dạng khi bị kẹp hoặc một tấm carbon-polymer cứng giữ hình dạng của nó. Chọn sai có thể tăng điện trở tiếp xúc lên 18% và giữ cho ngăn xếp ở dưới mật độ dòng định mức. Câu trả lời phụ thuộc vào độ phẳng của khung, dung sai độ dày điện cực và công suất bơm mà bạn sẵn sàng chi.
Các tấm trường dòng chảy linh hoạt và cứng nhắc khác nhau như thế nào về mặt cơ học
Cả hai loại tấm đều mang dòng điện, phân phối chất điện phân và hỗ trợ điện cực chống lại lực bu-lông. Chúng khác nhau về mô đun đàn hồi và cách chúng phản ứng với sự thay đổi độ dày.
Tấm trường dòng chảy linh hoạt là tấm hỗn hợp carbon-graphite tuân thủ, biến dạng đàn hồi dưới tác dụng nén của ngăn xếp để phù hợp với dung sai độ dày điện cực. Tấm trường dòng chảy cứng là một hỗn hợp đúc cứng có khả năng duy trì hình dạng kênh của nó dưới cùng một tải trọng.
Một tấm linh hoạt thường được chế tạo từ lá than chì định hướng với chất kết dính polymer. Mô đun đàn hồi của nó là 8 đến 15 GPa, do đó nó hoạt động giống như một tấm có thể nén được. Một tấm cứng được đúc từ nhựa gia cố bằng sợi carbon, có mô đun đàn hồi từ 30 đến 50 GPa. Nó hoạt động giống như một thành viên cấu trúc.
Kết quả thực tế: các tấm linh hoạt chịu được sự thay đổi độ dày điện cực /-0,5 mm; tấm cứng chỉ khoảng /-0,1 mm. Nhưng các tấm cứng giữ cho mặt cắt kênh của chúng không bị đóng lại khi bị nén. Sự khác biệt này thúc đẩy hầu hết sự đánh đổi còn lại. Xem tấm kênh dòng chảy cứng là gì để hiểu cấu trúc của biến thể cứng nhắc một cách chi tiết hơn.
Tấm kênh dòng chảy cứng Các tấm vật liệu carbon nguyên chất có độ cứng cao được chế tạo bằng cách liên kết nhựa, ép lặp đi lặp lại ở áp suất cao, ngâm tẩm và các quá trình khác của than cốc nhựa đường và than cốc... Xem sản phẩm → Liên hệ kháng và thu thập hiện tại
Các tấm linh hoạt cho điện trở tiếp xúc ban đầu thấp hơn ở cùng một mô-men xoắn; tấm cứng giữ điện trở tiếp xúc ổn định hơn sau khi luân nhiệt. Điện trở tiếp xúc giữa tấm cacbon và nỉ cacbon phụ thuộc vào tải trọng nhân với diện tích tiếp xúc. Tấm linh hoạt trải tải trọng của sườn lên nhiều sợi nỉ hơn.
Trong một thử nghiệm xếp chồng 0,4 m^2, một tấm linh hoạt có gân 1,5 mm đạt được 28 mOhm-cm^2 ở mức 9 N/cm^2. Tấm cứng cần có gân 2,0 mm để đạt 32 mOhm-cm^2. Sau 800 chu kỳ nhiệt từ 20 đến 55 C, tấm cứng giữ được 95% điện trở tiếp xúc ban đầu; tấm linh hoạt giảm xuống 85%.
28 mOhm-cm^2 Điện trở tiếp xúc ban đầu của tấm linh hoạt ở mức 9 N/cm^2
32 mOhm-cm^2 Điện trở tiếp xúc ban đầu của tấm cứng với gân 2,0 mm
95% so với 85% Duy trì tiếp xúc sau 800 chu kỳ nhiệt: cứng và linh hoạt
Thủy lực, giảm áp suất và hình học kênh
Các tấm cứng cho phép các kênh sâu hơn, giúp giảm độ sụt áp và công suất bơm. Độ sâu kênh ảnh hưởng đến độ giảm áp suất với lập phương nghịch đảo trong dòng chảy tầng. Trong kênh ngoằn ngoèo rộng 1,5 mm và dài 600 mm, việc tăng độ sâu từ 1,0 lên 1,5 mm giúp giảm độ giảm áp suất khoảng 70%.
Trong VRFB 50 kW ở tốc độ 90 L/phút, việc giảm mức giảm áp suất tế bào xuống 0,4 bar giúp tiết kiệm khoảng 600 W công suất bơm, khoảng 1,2% sản lượng ống khói. Các tấm linh hoạt được giới hạn ở các biên dạng nông hơn vì các rãnh sâu hơn làm giảm diện tích gân kẹp điện cực. Chúng cũng len lỏi vào kênh theo thời gian, do đó độ sâu hữu hiệu bị co lại. Các tấm cứng giữ độ sâu của kênh trong suốt thời gian sử dụng của ngăn xếp.
Hình dạng tấm dòng chảy ảnh hưởng đến mật độ năng lượng nhiều hơn hầu hết các nhóm mong đợi - hãy đọc phân tích của chúng tôi trên hình học tấm dòng chảy có thể cải thiện mật độ năng lượng của hệ thống như thế nào .
Độ tin cậy của việc bịt kín: Tấm linh hoạt và tấm cứng trong lắp ráp
Các tấm cứng bịt kín dễ dự đoán hơn với khung phẳng; các tấm linh hoạt ít bị cong vênh khung hơn. Khung nhựa thường có độ lệch phẳng từ 0,3 đến 0,5 mm trên 600 mm. Tấm linh hoạt tuân theo độ lệch này, do đó miếng đệm nén thay đổi nhưng vẫn nằm trong phạm vi. Tấm cứng không bám theo nên bề mặt phốt thường cần gia công hoặc bổ sung thêm lớp đệm mềm.
Tấm cứng có một điểm yếu khác: vặn quá chặt một bu lông 20% hầu như không có tác dụng. Tấm linh hoạt mỏng cục bộ ở bu lông đó, do đó, đường gân bên dưới nó có thể xẹp xuống hoặc đóng kênh.
| Tiêu chí | Tấm trường dòng chảy linh hoạt | Tấm trường dòng chảy cứng nhắc |
| mô đun đàn hồi | 8-15 GPa | 30-50 GPa |
| Dung sai độ dày | /-0,3 mm | /-0,1mm |
| Kẹp khuyến nghị | 6-10 N/cm^2 | 10-14 N/cm^2 |
| Độ cứng của đệm (Shore A) | 70-80 | 50-60 |
| Hệ số giảm áp | 1.0 | 0.7 |
| Duy trì chu trình nhiệt | 85% sau 800 chu kỳ | 95% sau 800 chu kỳ |
Tấm kênh dòng chảy linh hoạt Các tấm vật liệu cacbon tinh khiết làm từ than chì giãn nở dưới áp suất cao có thể được xử lý thành các cấu trúc kênh dòng chảy khác nhau bằng máy cắt khuôn, máy khắc... Xem sản phẩm → Linh hoạt và cứng nhắc: Cái nào cho ngăn xếp của bạn?
Chọn linh hoạt khi độ phẳng khung và độ dày điện cực khác nhau; chọn cứng nhắc khi bạn cần mật độ năng lượng cao và thủy lực có thể dự đoán được.
Chọn một tấm linh hoạt khi
- Diện tích ô lớn hơn 0,4 m^2 và khung được ép phun
- Độ dày nỉ điện cực thay đổi lớn hơn /-0,3 mm
- Đường dẫn dòng chảy ngắn và độ giảm áp suất không chiếm ưu thế
- Đội bảo trì của bạn có thể vặn lại ngăn xếp sau khi hình thành
Chọn một tấm cứng khi
- Mật độ công suất mục tiêu là trên 300 mW/cm^2
- Đường dòng chảy dài có nhiều khúc quanh ngoằn ngoèo
- Bạn sử dụng mép hàn hoặc tấm lưỡng cực kim loại
- Ngăn xếp sẽ không bị vặn lại sau khi vận hành
Chi phí, công cụ và chuỗi cung ứng: Linh hoạt và cứng nhắc ở quy mô
Tấm linh hoạt rẻ hơn với số lượng ít; tấm cứng giành được hơn vài nghìn đơn vị. Một tấm linh hoạt được cắt từ tấm cuộn. Đối với ô 0,4 m^2, vật liệu tấm thô có giá thấp hơn khoảng 2,5 đến 3,5 lần so với chi phí đơn vị của tấm cứng đúc ở mức 100 miếng, vì tấm cứng được khấu hao dụng cụ. Ở mức 5.000 chiếc, tấm đúc cứng trở nên rẻ hơn trên cơ sở mỗi chiếc vì vật liệu được sử dụng hiệu quả hơn và thời gian chu kỳ ngắn.
Dụng cụ cho tấm cứng thường là khuôn nén có nhiều khoang. Khoản đầu tư ban đầu phụ thuộc vào kích thước tấm, số lượng kênh và độ phẳng cần thiết. Nếu thiết kế của bạn thay đổi thường xuyên, việc sản xuất tấm linh hoạt từ kho tấm sẽ giúp bạn tự do lặp lại nhiều lần hơn mà không phải trả tiền cho khuôn mới.
Công ty TNHH Vật liệu mới Gia Hưng Naco sản xuất cả tấm kênh dòng chảy linh hoạt và tấm kênh dòng chảy cứng, do đó bạn có thể đánh giá hai cấu hình dựa trên cùng dung sai sản xuất và cùng mức kiểm soát chất lượng. Khi bạn tìm nguồn cung cấp một trong hai tấm, hãy hỏi nhà cung cấp về dung sai độ dày trên tấm thô hoặc khuôn đúc, bởi vì nó sẽ xác định xem bạn cần một lớp nỉ dày hơn hay bù đắp miếng đệm bổ sung.
Tấm lưỡng cực carbon-nhựa gia cố bằng sợi carbon Tấm lưỡng cực carbon của công ty chúng tôi là tấm lưỡng cực than chì linh hoạt được gia cố bằng sợi carbon đầu tiên trong ngành. Chúng không bị vỡ ngay cả khi uốn cong 360°,... Xem sản phẩm → Danh sách kiểm tra quyết định cho ngăn xếp của bạn
Trước tiên hãy ghép tấm với dung sai yếu nhất của ngăn xếp của bạn, sau đó với đường dẫn dòng chảy của nó.
- Đo độ dày nỉ điện cực trên toàn lô. Nếu độ trải rộng trên /-0,3 mm, hãy bắt đầu bằng tấm mềm.
- Kiểm tra độ phẳng của khung. Nếu nó vượt quá 0,3 mm trên 600 mm, hãy tránh sử dụng tấm cứng trừ khi bạn gia công mặt phốt.
- Tính toán độ giảm áp suất kênh tại lưu lượng mục tiêu. Nếu nó vượt quá ngân sách máy bơm của bạn, hãy chuyển sang tấm cứng có rãnh sâu hơn.
- Ước tính tổng số đơn vị và tần suất thay đổi dưới 2.000 đơn vị. Tạo nguyên mẫu tấm linh hoạt nhanh hơn, nhưng công cụ tạo tấm cứng sẽ mang lại lợi ích trên quy mô lớn.
- Kiểm tra ngăn xếp đầu tiên với cả hai tấm. Đo điện trở tiếp xúc và tốc độ rò rỉ sau 500 chu kỳ nhiệt trước khi bạn phê duyệt thiết kế.
Câu hỏi thường gặp
Có thể sử dụng tấm trường dòng chảy linh hoạt trong pin dòng oxi hóa khử vanadi không?
Đúng. Tấm composite linh hoạt tương thích về mặt hóa học với chất điện phân vanadi khi chất kết dính polymer được chọn chính xác. Rủi ro chính là hiện tượng rão theo thời gian, vì vậy hãy lên lịch vặn lại sau 50 đến 200 giờ hoạt động đầu tiên.
So sánh điện trở tiếp xúc giữa tấm mềm và tấm cứng?
Các tấm linh hoạt thường có điện trở tiếp xúc ban đầu thấp hơn vì vật liệu tuân thủ phù hợp với nỉ. Các tấm cứng đòi hỏi các gân rộng hơn để đạt được các giá trị tương đương, nhưng chúng giữ được điện trở tiếp xúc tốt hơn trong chu trình nhiệt.
Loại tấm nào có tuổi thọ dài hơn?
Các tấm cứng thường tồn tại lâu hơn trong các ngăn xếp ở nhiệt độ cao vì chúng chống lại sự biến dạng từ biến và kênh. Các tấm linh hoạt tồn tại lâu hơn trong các ứng dụng có khung không bằng phẳng vì chúng chịu được độ lệch phẳng mà không bị rò rỉ.
Các tấm trường dòng chảy có cần một miếng đệm riêng không?
Đúng. Cả hai loại đều cần có miếng đệm giữa tấm và khung. Độ cứng của miếng đệm khác nhau - miếng đệm mềm hơn (50 đến 60 Shore A) kết hợp với các tấm cứng, miếng đệm cứng hơn (70 đến 80 Shore A) kết hợp với các tấm linh hoạt.
