귀하는 30kW 바나듐 흐름 배터리에 대한 셀 빌드 검토를 진행 중입니다. 프레임이 가공되고 전극 펠트 배치가 52개 시트에 걸쳐 4.1~5.0mm로 측정되었습니다. 마지막 변수는 유동장 플레이트입니다. 클램핑 시 변형되는 유연한 흑연 복합재 또는 형상을 유지하는 견고한 탄소-폴리머 플레이트입니다. 잘못 선택하면 접촉 저항이 18% 증가하고 스택이 정격 전류 밀도 미만으로 유지될 수 있습니다. 대답은 프레임 평탄도, 전극 두께 허용 오차 및 소비할 펌핑 전력의 양에 따라 달라집니다.
유연성과 강성 유동장 플레이트가 기계적으로 어떻게 다른가
두 플레이트 유형 모두 전류를 전달하고 전해질을 분배하며 볼트 힘에 대해 전극을 지원합니다. 탄성 계수와 두께 변화에 반응하는 방식이 다릅니다.
유연한 유동장 플레이트는 전극 두께 공차를 수용하기 위해 스택 압축 시 탄성적으로 변형되는 탄소-흑연 복합 시트입니다. 강성 유동장 플레이트는 동일한 하중 하에서 채널 형상을 유지하는 강성 성형 복합재입니다.
유연한 판은 일반적으로 폴리머 바인더가 포함된 배향성 흑연 포일로 제작됩니다. 탄성 계수는 8~15GPa이므로 압축 가능한 시트처럼 작동합니다. 견고한 플레이트는 탄소 섬유 강화 수지로 성형되었으며 탄성 계수는 30~50GPa입니다. 구조 부재처럼 동작합니다.
실질적인 결과: 유연한 플레이트는 ~0.5mm 전극 두께 변화를 허용합니다. 단단한 판은 약 /-0.1mm에 불과합니다. 그러나 견고한 플레이트는 채널 단면이 압축으로 인해 닫히는 것을 방지합니다. 이 하나의 차이점이 나머지 절충안의 대부분을 주도합니다. 참조 경류 채널 플레이트 란 무엇입니까? 강성 변형의 구성을 더 자세히 이해합니다.
하드 플로우 채널 플레이트 고경도 순수탄소 소재판은 아스팔트 코크스, 석유화학 등의 수지 접합, 고압 반복 압착, 함침 등의 공정을 거쳐 만들어집니다. 제품보기 → 접촉 저항 및 전류 수집
유연한 플레이트는 동일한 토크에서 더 낮은 초기 접촉 저항을 제공합니다. 견고한 플레이트는 열 순환 후에도 접촉 저항을 더욱 안정적으로 유지합니다. 카본 플레이트와 카본 펠트 사이의 접촉 저항은 하중에 접촉 면적을 곱한 값에 따라 달라집니다. 유연한 플레이트는 더 많은 펠트 가닥에 리브 하중을 분산시킵니다.
0.4m^2 스택 테스트에서 1.5mm 리브가 있는 유연한 플레이트는 9N/cm^2에서 28mOhm-cm^2를 달성했습니다. 견고한 플레이트는 32mOhm-cm^2에 도달하려면 2.0mm 리브가 필요했습니다. 20~55°C에서 800회의 열 주기 후에 견고한 플레이트는 원래 접촉 저항의 95%를 유지했습니다. 유연한 판은 85%로 떨어졌습니다.
28m옴-cm^2 9N/cm^2에서 유연한 플레이트 초기 접촉 저항
32m옴-cm^2 2.0mm 리브를 사용한 견고한 플레이트 초기 접촉 저항
95% 대 85% 800회 열 주기 후 접점 유지: 강성 대 유연성
유압장치, 압력 강하 및 채널 형상
견고한 플레이트는 더 깊은 채널을 허용하여 압력 강하와 펌핑 전력을 줄입니다. 채널 깊이는 층류 흐름에서 역입방체로 압력 강하에 영향을 미칩니다. 폭 1.5mm, 길이 600mm의 구불구불한 채널에서 깊이를 1.0mm에서 1.5mm로 늘리면 압력 강하가 약 70% 감소합니다.
90L/min의 50kW VRFB에서 셀 압력 강하를 0.4bar 줄이면 스택 출력의 약 1.2%인 약 600W의 펌핑 전력이 절약됩니다. 채널이 깊어지면 전극을 고정하는 리브 영역이 줄어들기 때문에 유연한 플레이트는 더 얕은 프로파일로 제한됩니다. 또한 시간이 지남에 따라 채널 안으로 들어가므로 유효 깊이가 줄어듭니다. 견고한 플레이트는 스택 수명 동안 채널 깊이를 유지합니다.
유동판 형상은 대부분의 팀이 예상하는 것보다 전력 밀도에 더 많은 영향을 미칩니다. 유동판 형상이 시스템 전력 밀도를 향상시키는 방법 .
씰링 신뢰성: 조립 시 유연한 플레이트와 견고한 플레이트 비교
견고한 플레이트는 평평한 프레임으로 더욱 예측 가능하게 밀봉됩니다. 유연한 플레이트는 프레임 변형에 더 관대합니다. 플라스틱 프레임은 일반적으로 600mm 이상에서 0.3~0.5mm의 평탄도 편차를 갖습니다. 유연한 플레이트는 이러한 편차를 따르므로 개스킷은 다양하게 압축되지만 범위 내에 유지됩니다. 견고한 플레이트는 따르지 않으므로 일반적으로 씰 표면에 가공이 필요하거나 추가적인 부드러운 개스킷 층이 필요합니다.
단단한 플레이트에는 다른 약점이 있습니다. 하나의 볼트를 20% 과도하게 조이면 거의 효과가 없습니다. 유연한 플레이트는 해당 볼트에서 국부적으로 얇아지므로 그 아래의 리브가 붕괴되거나 채널을 닫을 수 있습니다.
| 기준 | 유연한 유동장 플레이트 | 강성 유동장 플레이트 |
| 탄성률 | 8-15GPa | 30-50GPa |
| 두께 공차 | /-0.3mm | /-0.1mm |
| 권장 클램핑 | 6-10N/cm^2 | 10-14N/cm^2 |
| 개스킷 경도(쇼어 A) | 70-80 | 50-60 |
| 압력 강하 계수 | 1.0 | 0.7 |
| 열주기 유지 | 800사이클 후 85% | 800주기 후 95% |
유연한 흐름 채널 플레이트 고압에서 팽창흑연으로 만든 순수 탄소 소재 플레이트는 다이커팅 기계, 조각 기계를 사용하여 다양한 흐름 채널 구조로 가공할 수 있습니다. 제품보기 → 유연성과 강성: 스택에 적합한 것은 무엇입니까?
프레임 평탄도와 전극 두께가 다양할 경우 유연성을 선택하십시오. 높은 출력 밀도와 예측 가능한 유압 장치가 필요할 때는 Rigid를 선택하십시오.
다음과 같은 경우에는 유연한 플레이트를 선택하십시오.
- 셀 면적은 0.4m^2보다 크고 프레임은 사출 성형됩니다.
- 전극 펠트 두께는 /-0.3mm 이상 다양합니다.
- 유로가 짧고 압력강하가 심하지 않음
- 유지 관리 직원은 형성 후 스택을 다시 토크할 수 있습니다.
다음과 같은 경우에는 견고한 플레이트를 선택하세요.
- 목표 전력 밀도가 300mW/cm^2 이상입니다.
- 여러 개의 구불구불한 회전으로 유로가 길다
- 용접된 모서리 또는 금속 양극판을 사용합니다.
- 시운전 후 스택에 다시 토크가 가해지지 않습니다.
비용, 툴링 및 공급망: 규모에 따른 유연성과 엄격한 규모
유연한 판은 소량으로 저렴합니다. 단단한 판은 수천 단위 이상으로 승리합니다. 유연한 판은 압연 시트에서 절단됩니다. 0.4m^2 셀의 경우 원판 재료 비용은 100개 기준 성형 강판의 단가보다 약 2.5~3.5배 저렴합니다. 강판에 툴링 상각이 적용되기 때문입니다. 5,000개 단위에서는 재료가 더 효율적으로 사용되고 사이클 시간이 짧기 때문에 견고한 성형 플레이트가 단위당 가격이 더 저렴해집니다.
강판용 툴링은 일반적으로 여러 개의 캐비티가 있는 압축 금형입니다. 초기 투자는 플레이트 크기, 채널 수 및 필요한 평탄도에 따라 달라집니다. 디자인이 자주 변경되는 경우 시트 스톡에서 유연한 판재 생산을 통해 새 금형 비용을 지불하지 않고도 더 자유롭게 반복할 수 있습니다.
Jiaxing Naco New Material Co., Ltd.는 유연한 흐름 채널 플레이트와 견고한 흐름 채널 플레이트를 모두 생산하므로 동일한 생산 공차와 동일한 품질 관리에 대해 두 가지 구성을 평가할 수 있습니다. 두 판 중 하나를 소싱할 때 공급업체에 원본 시트나 성형품의 두께 공차를 문의하십시오. 더 두꺼운 펠트 또는 추가 개스킷 보상이 필요한지 여부가 결정되기 때문입니다.
탄소 섬유 강화 탄소-플라스틱 양극판 당사의 탄소분리판은 업계 최초의 탄소섬유 강화 유연흑연 분리판입니다. 360° 구부려도 부러지지 않습니다. 제품보기 → 스택에 대한 결정 체크리스트
먼저 스택의 가장 약한 공차에 플레이트를 맞춘 다음 흐름 경로에 맞춥니다.
- 배치 전반에 걸쳐 전극 펠트 두께를 측정합니다. 스프레드가 /-0.3mm 이상인 경우 유연한 플레이트로 시작하십시오.
- 프레임 평탄도를 확인하십시오. 600mm에서 0.3mm를 초과하는 경우 씰 면을 가공하지 않는 한 단단한 플레이트를 사용하지 마십시오.
- 목표 흐름에서 채널 압력 강하를 계산합니다. 펌프 예산을 초과하는 경우 채널이 더 깊은 견고한 플레이트로 전환하십시오.
- 총 단위를 추정하고 빈도를 2,000단위 미만으로 변경합니다. 유연한 플레이트 프로토타이핑은 더 빠르지만 견고한 플레이트 툴링은 규모에 따라 성과를 냅니다.
- 두 플레이트 모두를 사용하여 첫 번째 스택을 테스트합니다. 설계를 승인하기 전에 500회의 열 주기 후 접촉 저항과 누출률을 측정하십시오.
자주 묻는 질문
바나듐 산화환원 흐름 배터리에 유연한 유동장 플레이트를 사용할 수 있나요?
예. 유연한 복합 시트는 폴리머 바인더가 올바르게 선택되면 바나듐 전해질과 화학적으로 호환됩니다. 주요 위험은 시간이 지남에 따라 변화하는 것이므로 처음 50~200시간 작동 후 재토크를 예약하십시오.
유연한 판과 단단한 판 사이의 접촉 저항은 어떻게 비교됩니까?
유연한 플레이트는 일반적으로 유연한 재료가 펠트에 적합하기 때문에 초기 접촉 저항이 더 낮습니다. 견고한 플레이트는 비슷한 값을 얻으려면 더 넓은 리브가 필요하지만 열 사이클링에 비해 접촉 저항을 더 잘 유지합니다.
어떤 플레이트 유형이 수명이 더 큽니까?
견고한 플레이트는 일반적으로 크리프 및 채널 변형에 저항하기 때문에 고온 스택에서 더 오래 지속됩니다. 유연한 플레이트는 누출 없이 평탄도 편차를 견딜 수 있기 때문에 고르지 않은 프레임이 있는 응용 분야에서 더 오래 지속됩니다.
유동장 플레이트에는 별도의 개스킷이 필요합니까?
예. 두 유형 모두 플레이트와 프레임 사이에 개스킷이 필요합니다. 개스킷 경도는 다릅니다. 더 부드러운 개스킷(50~60 Shore A)은 단단한 플레이트와 짝을 이루고, 더 단단한 개스킷(70~80 Shore A)은 유연한 플레이트와 짝을 이룹니다.
