Здравейте! Като доставчик на графитни биполярни плочи съм виждал от първа ръка колко решаващо е разсейването на топлината за тези компоненти. В тази публикация в блога ще споделя някои практически съвети как да подобря разсейването на топлината на графитните биполярни плочи.
Защо разсейването на топлината има значение
Преди да се потопим в решенията, нека набързо да поговорим защо разсейването на топлината е толкова голям проблем. Графитните биполярни плочи се използват широко в горивни клетки и други приложения, свързани с енергията. По време на работа тези плочи генерират топлина поради електрохимичните реакции и електрическото съпротивление. Ако топлината не се разсейва ефективно, това може да доведе до куп проблеми.
Като за начало, високите температури могат да намалят ефективността на горивната клетка. Химическите реакции, които произвеждат електричество, са чувствителни към температурата и прекомерната топлина може да наруши баланса, което води до по-ниска мощност. Освен това прегряването може да причини топлинно напрежение върху графитните биполярни плочи, което може да доведе до напукване или деформация. Това не само съкращава живота на плочите, но също така представлява риск за безопасността.
Разбиране на механизмите за разсейване на топлината
За да подобрим разсейването на топлината, първо трябва да разберем как се пренася топлината в графитни биполярни плочи. Има три основни механизма на пренос на топлина: проводимост, конвекция и излъчване.
Проводимостта е пренос на топлина през твърд материал. В графитните биполярни плочи топлината се отвежда от горещите точки (където протичат електрохимичните реакции) към по-хладните части на плочата. Графитът е добър проводник на топлина, но неговата проводимост може да бъде повлияна от фактори като чистотата на графита и наличието на примеси.
Конвекцията включва пренос на топлина чрез движение на течност (или газ, или течност). В системите с горивни клетки често се използва охлаждаща течност (обикновено вода или смес от вода и гликол) за отвеждане на топлината от графитните биполярни плочи. Охлаждащата течност абсорбира топлината и след това я предава на топлообменник, където се разсейва в околната среда.
Радиацията е пренос на топлина под формата на електромагнитни вълни. Въпреки че радиацията играе относително малка роля в разсейването на топлината на графитните биполярни плочи в сравнение с проводимостта и конвекцията, тя все пак допринася за цялостния процес на топлопредаване.
Съвети за подобряване на разсейването на топлината
1. Оптимизирайте дизайна на плочата
Дизайнът на графитната биполярна плоча може да окаже значително влияние върху нейните характеристики на разсейване на топлината. Един от начините за подобряване на топлопроводимостта е да се увеличи повърхността на плочата. Това може да се постигне чрез добавяне на перки или канали към плочата. Тези структури не само увеличават контактната площ между плочата и охлаждащата течност, но също така подобряват потока на охлаждащата течност, подобрявайки конвективния пренос на топлина.
Например, плоча със змиевиден дизайн на полето на потока може да насърчи по-добро разпределение на охлаждащата течност и по-ефективно отстраняване на топлината. Змиевидните канали принуждават охлаждащата течност да тече по по-криволичещ път, увеличавайки времето, прекарано в контакт с плочата и позволявайки по-ефективен пренос на топлина. Можете да разгледате нашитеПроводима графитна биполярна плочаза някои добре проектирани опции.
2. Изберете правилния графитен материал
Качеството на графитния материал, използван в биполярната плоча, е от решаващо значение за разсейването на топлината. Графитът с висока чистота има по-добра топлопроводимост от графита с много примеси. Когато избирате графит, търсете материали с висока плътност и ниска порьозност. Тези свойства осигуряват по-добра топлопроводимост в плочата.
НашитеЕлектродна плоча за съхранение на енергияе изработен от висококачествени графитни материали, които са внимателно подбрани, за да осигурят отлична топлопроводимост и цялостна производителност.
3. Подобряване на охлаждащата система
Охлаждащата система е ключов компонент в процеса на разсейване на топлината. За да подобрите неговата ефективност, можете да увеличите дебита на охлаждащата течност. По-високият дебит означава, че повече охлаждаща течност преминава през каналите в графитната биполярна плоча за единица време, което позволява да се отнесе повече топлина.
Прекомерното увеличаване на дебита обаче може да доведе до по-големи спадове на налягането в системата, което може да изисква по-мощна помпа. Така че е важно да се намери баланс. Можете също така да подобрите коефициента на топлопреминаване на охлаждащата течност, като използвате добавки или като увеличите температурната разлика между охлаждащата течност и плочата.
4. Подобрете контакта между плочата и охлаждащата течност
Добрият контакт между графитната биполярна плоча и охлаждащата течност е от съществено значение за ефективния пренос на топлина. Всякакви въздушни междини или лоши контактни зони могат да действат като термични съпротивления, намалявайки общата ефективност на разсейване на топлината.
За да осигурите добър контакт, можете да използвате термоинтерфейсен материал (TIM) между плочата и каналите на охлаждащата течност. TIM запълва микроскопичните празнини между двете повърхности, подобрявайки топлопроводимостта. Освен това правилното инсталиране и подравняване на графитните биполярни плочи в купчината горивни клетки са от решаващо значение за осигуряване на равномерен контакт с охлаждащата течност.
5. Помислете за биполярни плочи от композитен графит
Композитните графитни биполярни плочи са друга възможност за подобряване на разсейването на топлината. Тези плочи са направени чрез комбиниране на графит с други материали, като полимери или керамика. Добавянето на тези материали може да подобри механичните свойства на плочата, като същевременно подобри нейните характеристики на разсейване на топлината.
Например, някои композитни графитни биполярни плочи имат полимерна матрица, която може да действа като топлопроводима среда, подобрявайки общата ефективност на топлопреноса. Вижте нашитеКомпозитна графитна биполярна плочаза повече информация относно тези иновативни решения.
Мониторинг и поддръжка
Подобряването на разсейването на топлината не е еднократна задача. Важно е редовно да следите температурата на графитните биполярни плочи по време на работа. Можете да използвате температурни сензори, за да измервате температурата в различни точки на плочата и в охладителната система.
Ако забележите необичайно повишаване на температурата, това може да е признак за проблем, като запушване на каналите на охлаждащата течност или неизправна помпа. Редовната поддръжка, включително почистване на каналите на охлаждащата течност и проверка на целостта на TIM, също е от съществено значение за осигуряване на дългосрочна работа на системата за разсейване на топлината.
Заключение
Подобряването на разсейването на топлината на графитните биполярни плочи е от решаващо значение за ефективната и безопасна работа на системите с горивни клетки. Чрез разбиране на механизмите за пренос на топлина и прилагане на съветите, споменати по-горе, можете значително да подобрите ефективността на разсейване на топлината на вашите графитни биполярни плочи.
Ако се интересувате от закупуване на висококачествени графитни биполярни плочи или се нуждаете от повече съвети относно разсейването на топлината, не се колебайте да се свържете с нас. Ние сме тук, за да ви помогнем да намерите най-добрите решения за вашите специфични нужди. Нека работим заедно, за да направим вашите системи с горивни клетки по-ефективни и надеждни!
Референции
- Incropera, FP, & DeWitt, DP (2002). Основи на топло- и масообмена. Джон Уайли и синове.
- Larminie, J., & Dicks, A. (2003). Обяснени системи с горивни клетки. Джон Уайли и синове.
