핵심 애플리케이션 설명
기능적 포지셔닝: 연료 전지의 "골격"으로서 스택의 전력 밀도, 수명 및 안전성에 직접적인 영향을 미치는 "가스 밀봉(누출 방지), 효율적인 전기 및 열 전도성, 부식 및 내마모성"이라는 세 가지 핵심 요구 사항을 동시에 충족해야 합니다.
적합한 시나리오:
주로 양성자 교환막 연료전지(PEMFC)에 적합하며 특히 30~150kW 상업용 차량(물류 차량, 대형 트럭), 5~20kW 백업 전원 공급 장치 및 고정 발전소에 적합합니다.
금속 양극판과 비교하여 비용에 민감한 시나리오와 중간 전력 수요에 더 적합합니다. 복합재료 분리판에 비해 전기적, 열 전도성이 뛰어나고 수명도 깁니다.
| 분류 | 특정 프로젝트 | 핵심 요구사항/범위 | 설명(연료전지 요구사항에 맞게 조정) |
| 1. 물리적 특성 | |||
| 밀도 | 1.80-1.95g/cm 3 (주류 1.85-1.90g/cm 3) | 저밀도 → 다공성이 높고 누출되기 쉽습니다. 과대 → 가공이 까다롭고 비용이 증가함, 1.85-1.90g/cm 3 성능과 비용의 균형 유지 | |
| 다공성(침수 후) | 5% 이하(기재 다공성 15% -20%) | 수소/산소 누출 및 전해질 누출을 방지하고 연료전지 스택의 밀봉을 보장하기 위해 함침을 통해 기공을 채워야 합니다. | |
| 수분 흡수율 | 1% 이하 | 낮은 수분 흡수율은 재료의 수분 흡수가 전도성 및 구조적 안정성에 미치는 영향을 방지합니다. | |
| 2. 전도도 및 열전도율 | |||
| 체적 저항률 | 10μΩ·m 이하(바람직하게는 8μΩ·m 이하) | 낮은 저항률은 전류 전도 손실을 줄이고, 스택 효율을 향상시키며, 스택에 대한 180S/cm 이상의 전도도 요구 사항을 충족합니다. | |
| 열전도도 | 120W/(m·K)(25도) 이상 | 연료전지 스택의 반응열을 빠르게 전도하고, 막 전극의 노화를 유발하는 국부적 과열을 방지하며, 수{0}}냉각/공랭-냉각 방열 시스템에 적응합니다. | |
| 3. 기계적 성질 | |||
| 압축 강도 | 60MPa 이상(바람직하게는 80MPa 이상) | 변형이나 파열을 방지하기 위해 연료전지 스택의 조립 압력(보통 0.5-1.0MPa)에 저항하십시오. | |
| 쇼어 경도(HS) | 60 이상(침수 후) | 표면마모성 향상, 막전극으로 마찰손실 감소, 수명연장 | |
| 파괴인성 | 1.2MPa·m²/² 이상 | 처리 또는 사용 중 취성 파괴를 방지하고 원자로의 빈번한 시동-조건에 적응하세요. | |
| 4. 화학적 성질 | |||
| 고정 탄소 함량 | 99.95% 이상(고-순도 등급), 바람직하게는 99.99% 이상 | 낮은 불순물(회분 함량 5ppm 이하)은 부식 생성물이 막 전극을 오염시키는 것을 방지하여 연료전지 스택의 5000~8000시간 사용 수명을 보장합니다. | |
| 회분 함량 | 5ppm 이하(바람직하게는 3ppm 이하) | 불순물(Fe, Si, Al 등)은 막전극의 열화를 촉진할 수 있어 엄격한 관리가 필요합니다. | |
| 내식성 | 부식이나 침출 없이 0.5-2.0mol/LH 2 SO ₄ (80 도 ) 및 100% 습도 환경에 강함 | 장기간 사용 후에도 성능 저하 없이 연료 전지의 산성 작동 환경에 적응합니다.- | |
| 5. 가공 정확도 | |||
| 평탄 | 0.02mm/m 이하(바람직하게는 0.015mm/m 이하) | 막전극과의 밀착성을 확보하고, 접촉 저항을 감소시키며, 가스 누출을 방지합니다. | |
| 치수 공차 | ± 0.03mm(임계 치수) | 치수 편차로 인한 밀봉 실패를 방지하기 위해 분배 스택의 조립 정확도 요구 사항에 적응 | |
| 채널 가공 정확도 | 채널 폭/깊이 공차 ± 0.02mm, 표면 거칠기 Ra 0.8 μm 이하 | 수소/산소를 균일하게 분포시켜 유체 저항을 줄이고 스택 반응 효율을 향상시킵니다. | |
| 2, 흑연재료의 특성 | 1. 핵심 기능 | 고순도, 고밀도, 낮은 다공성, 우수한 전기 및 열 전도성, 강한 화학적 안정성, 우수한 내식성 | 연료전지의 "누출 방지, 저손실, 장수명"이라는 핵심 요구사항에 직접적으로 부합 |
| 2. 기능 적응성 | -고순도 → 부식-에 강하고 불순물 오염이 없습니다. -고밀도 → 저다공성 누출 방지; -높은 전도성 및 열 전도성 → 에너지 손실 감소 | 특성과 기술 매개변수 간의 일{0}}대{1} 대응은 연료 전지의 작동 조건을 충족하기 위한 기초입니다. | |
| 3. 제한사항 및 개선사항 | 취성은 높으나 충격저항은 약함 → 수지/금속 함침으로 강도향상. 높은 가공 난이도 → CNC 기술 최적화 | 실제 사용 시나리오에 적응하려면 재료 선택 및 처리를 통해 제한 사항을 해결해야 합니다. | |
| 3, 선정기준 | 1. 기판 유형 | 등방성 압축 흑연(우수한 등방성)을 우선시하고 성형 흑연(전도도 및 열 전도에 영향을 미치는 이방성)을 제외합니다. | 등방압 흑연은 연료전지 스택의 다양한 영역에서 균일한 성능을 보장하여 국부적인 발열이나 전도성 저하를 방지합니다. |
| 2. 기판의 주요 지표 | 고정탄소 99.95% 이상, 회분 함량 5ppm 이하, 밀도 1.85-1.90g/cm 3, 다공성 15% -20% | 기판의 성능은 양극판의 최종 품질을 직접적으로 결정하며 소스 재료 선택에 대한 엄격한 제어가 필요합니다. | |
| 3. 함침재료의 선택 | -기존 시나리오: 페놀수지(저비용, 성숙한 공정); -중급 및 고급 시나리오: 에폭시 수지(내열성이 우수함); -고전력 시나리오: 구리/주석(강도 및 열전도율 향상) | 사용자 요구에 따라 페놀수지는 중간 전력 및 비용에 민감한 시나리오에 적합하며 시장 점유율의 80% 이상을 차지합니다. | |
| 4. 소재 선택 검증 | 기재시험성적서(고정탄소, 회분함량, 밀도) 및 함침후 성능시험성적서(기공률, 내식성)가 필요합니다. | 재료 선택이 연료 전지 제조업체의 공급망 접근 표준을 충족하는지 확인하십시오. | |
| 4, 처리 요구 사항 | 1. 핵심 프로세스 | CNC 정밀가공 → 진공압침 → 경화처리 → 표면연마 → 공장검사 | 각 공정은 최종 성능에 영향을 미치며, 함침 및 가공 정확도가 핵심 관리 포인트입니다. |
| 2. 주요 처리 매개변수 | -CNC 가공: 스핀들 속도 10000-15000rpm, 이송 속도 50-100mm/min; -침수 공정: 진공도 0.095MPa 이하, 온도 160-180도, 단열 2-4시간; - 표면처리 : Ra 0.8μm 이하 | 가장자리 파손 및 균열을 줄이기 위해 가공 매개변수를 최적화하고 함침 매개변수를 통해 균일한 기공 충전을 보장합니다. | |
| 3. 주요 프로세스 요구사항 | -채널 처리: 볼 엔드 밀링 커터를 사용하여 날카로운 모서리를 방지합니다(응력 집중 방지). -침수: 수지 고형분 함량 30% -40%, 침투 깊이 보장 | 흐름 채널의 설계는 가스 분포에 영향을 미치며 함침 품질에 따라 누출 방지 성능이 결정됩니다. | |
| 4. 시험기준 | 공장심사 항목 : 밀도, 기공률, 저항률, 평탄도, 치수공차, 기밀성(가스투과도 1 × 10 ⁻⁸ cm ²/s 이하) | ||
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