Ultraäänipuhdistustekniikan innovatiivinen käyttö bipolaarisen levyn valmistuksessa vetypolttokennoille

Globaalin energiansiirtymän taustalla vetyenergiasta on tullut tärkeä suunta energianmuutokselle tehokkaana ja puhtaana energian muotona.VetypolttokennotVetyenergian sovellusten avainteknologiana saa kasvavaa huomiota, ja niiden suorituskyky ja kustannustehokkuus ovat vetyenergiateollisuuden kehitystä johtavia ydintekijöitä.

A vetypolttokennoon laite, joka muuntaa kemiallisen energian sähköenergiaksi vedyn ja hapen kemiallisella reaktiolla polttokennon pinossa, ilman palamista ja tuottaa vettä sivutuotteena. Siksi polttokennoilla on etuja, kuten nollapäästöt, korkea hyötysuhde ja alhainen melu verrattuna perinteisiin polttomoottoreihin.

Polttokennon pino koostuu tyypillisesti useista polttokennoyksiköistä, jotka on pinottu sarjaan tehon kokonaistuotannon parantamiseksi. Pinossa,bipolaariset levytjakalvoelektroditovat lomitettuja, upotettuna tiivisteillä ja kiinnitetty päätylevyillä.

Heidän joukossaan,bipolaarinen levyToimii polttokennon selkärangana, suorittaen useita tehtäviä, kuten kaasun jakautumista, sähkö- ja lämmönjohtavuutta, kalvoelektrodien tukevaa ja sivutuotteiden poistamista. Sen kustannusten osuus on noin 20–40%polttokennon pino. Materiaalista riippuen bipolaariset levyt voidaan luokitella kolmeen päätyyppiin: metalli-, grafiitti- ja komposiittimateriaalit.

Valmistustekniikan jatkuvan kehityksen myötä,metallilevitniistä on tulossa polttokennojen bipolaaristen levyjen valtavirran valinta niiden erinomaisen suorituskyvyn, kestävyyden ja kustannusetujen vuoksi. Metallibipolaaristen levyjen tuotantoprosessi sisältää pääasiassa leimaamisen, reunan, puhdistuksen, hitsaus-, pinnoite- ja kapselointivaiheet.

Yhden levyn leimaus ja leikkaus: Virtauskentät, kolmen kammion portit ja apurakenteet valmistetaan metallilevykeloihin leimaamisen muodostuvien muottien kautta. Ylimääräinen salama- ja porttijäännökset poistetaan leikkaamalla muotteja.

Yhden levyn puhdistus:Metallilevitmuodostetaan hitsaamalla kaksi yksittäistä levyä, katodilevy ja anodilevy. Hitsausprosessi vaatii tekijöiden, kuten tiivistyksen, kestävyyden, konsistenssin, kestävyyden ja tasaisuuden, huomioon ottaen tiukat vaatimukset puhtauteen hitsausalueen pinnalla. Siksi yksittäisten levyjen esipuhdistus on välttämätön askel hitsauksen laadun parantamiseksi.

Bipolaarinen levyn hitsaus: Kaksi yksittäistä levyä hitsataan yhteen bipolaarisen levyn muodostamiseksi käyttämällä nopeaa laserhitsausjärjestelmää, joka riippuu laserfuusiosta liiton saavuttamiseksi hitsausalueella.

Bipolaarisen levyn puhdistus: Bipolaariset levyillä on oltava korroosionkestävyys polttokennojen happamassa ja kosteassa ympäristössä, ja ne vaativat hyvää yhteensopivuutta muiden polttokennon komponenttien ja materiaalien kanssa. Siksi bipolaaristen levyjen pinta käy läpi monimuotoisen ja monikerroksisen pinnoiteshoidon hyvän korroosionkestävyyden, korkean johtavuuden ja alhaisen kontaktiresistenssin saavuttamiseksi. Levyjen tarkka puhdistus on välttämätöntä ennen päällystysprosessia, jotta vältetään negatiivinen vaikutus pinnoitteen laatuun ja suorituskykyyn.

Bipolaarisen levyn päällyste: Bipolaaristen levyjen pinnalla valmistetaan johtavia ja korroosionkestäviä pinnoitteita käyttämällä magnetronisputterointia tyhjöpäällystejärjestelmässä.

Bipolaarisen levyn kapselointi: Liimakerrokset on esitetty bipolaaristen levyjen pintaan automatisoitujen kapselointilaitteiden avulla. Tiivistekomponentit asetetaan ja sijoitetaan, ja bipolaariset levyt on kytketty tiivistekomponentteihin liimakerroksen avulla.

Testaus ja kuljetus: Bipolaaristen levyjen johtavuus testataan kosketusvastustestauslaitteella. Tiivistelmän jälkeen vuotokokeet suoritetaan bipolaaristen levyjen vetykammiossa, happea/ilmakammiossa ja jäähdytysnesteen kammiossa ilmatiiviin testauslaitteella ilmatiiviin tilan varmistamiseksi. Suoritetaan visuaalisia tarkastuksia, ja lopullinen tarkastusraportti luodaan lähetysten valmistelussa.

Vetypolttokennoilla on valtava potentiaali ja tuo jännittäviä mahdollisuuksia. Polulla käytännölliseen sovellukseen on kuitenkin merkittäviä haasteita, jolloin kaksisuuntainen levyjen puhdistus on erittäin haastava tehtävä.

Perinteisiin puhdistusmenetelmiin verrattuna ultraäänipuhdistustekniikka tarjoaa etuja, kuten korkea puhdistustehokkuus, erinomaiset puhdistustulokset ja tuhoava puhdistus. Siinä hyödynnetään nesteen ultraääniaaltojen tuottamaa kavitaatiovaikutusta tunkeutumaan pieniin aukkoihin ja huokosiin metallien bipolaaristen levyjen pinnalla, poistaen tehokkaasti epäpuhtauksia, kuten pölyä, hiukkasten leimaamista, öljyä ja orgaanisia aineita, mikä parantaa puhtaan pinnan hitsaamisen ja pinnoitusprosessien kannalta.

Lisäksi ultraäänipuhdistustekniikka on helppo toteuttaa täysprosessin automaation hallintaan. Olipa sovellettu yksittäisiin prosessisovelluksiin tai integroituna koko tuotantolinjaan, se varmistaa puhdistustulosten suuren puhtauden ja johdonmukaisuuden. Lisäksi ultraäänipuhdistustekniikka soveltuu eri materiaalien ja kokoisten esineiden puhdistamiseen, jolloin se pystyy täyttämään bipolaaristen levyjen puhdistusvaatimukset erilaisilla tuotantoasteikolla, materiaaleilla ja kooilla, mikä tekee siitä ihanteellisen valinnan metallibipolaaristen levyjen puhdistamiseen.

Vetyenergiateollisuuden kehitysnäkymät ovat laajoja, ja monet maat ympäri maailmaa ovat tunnustaneet vetyenergiaa ja polttokennoja tärkeinä energiansiirtymän komponentteina tarjoamalla politiikan tukea ja investointeja. Teknologisen kehityksen ja kustannusvähennyksien avulla vetypolttokennojen odotetaan käytettävän laajasti eri aloilla, kuten kuljetus, ilmailu, ilmailutila, teollisuuden puhtaan energian sovellukset ja sähköntuotanto.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ultraäänipuhdistustekniikan innovatiivinen soveltaminen bipolaaristen levyjen valmistuksessa vetypolttokennoille tarjoaa merkittäviä etuja puhdistustehokkuuden, puhdistustulosten, automaationhallinnan ja yhteensopivuuden suhteen eri levymateriaaleilla ja kokoilla. Hyödyntämällä ultraääniaaltoja ja kavitaatiovaikutusta, tämä tekniikka varmistaa bipolaaristen levyjen puhtauden, johtavuuden ja korroosionkestävyyden, jotka ovat ratkaisevan tärkeitä polttokennojen suorituskyvyn ja kestävyyden kannalta. Vetyenergian ja polttokennoteknologian kasvavan merkityksen myötä ultraäänipuhdistustekniikan toteuttaminen bipolaaristen levyjen valmistusprosessissa edistää vetypolttokennojen etenemistä ja laajalle levinneisyyttä eri toimialoilla.