COMPOSITE MATERIALS BASED ON THERMALLY EXPANDED GRAPHITE FOR BIPOLAR PLATES OF FUEL CELLS

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Composite materials based on a thermosetting binder and thermally expanded graphite with a filler content of 50-70% were obtained by hot pressing. The influence of the method of introducing the filler into the composite on its physical, mechanical and electrochemical characteristics has been studied. Materials obtained by mixing air-dry components are characterized by high electrical conductivity (up to 195 S/cm) and strength properties (more than 25 MPa), low interfacial contact resistance (less than 10 mΩ cm2) and a corrosion current not exceeding 1 μA/cm2, which will allow ensure high efficiency of energy conversion in PEM FC.

Авторлар туралы

V. Eroshenko

"GrafitEl - Moscow Electrode Plant"

Email: viktor.eroshenko.89@mail.ru
Russia, 111123, Moscow, 31 building 2, Entouziastov Chosse

V. Andreeva

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: smirnova_nv@mail.ru
Russia, 346428, Novocherkassk, 132 Prosveschenina st.

D. Tokarev

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: smirnova_nv@mail.ru
Russia, 346428, Novocherkassk, 132 Prosveschenina st.

O. Medennikov

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: smirnova_nv@mail.ru
Russia, 346428, Novocherkassk, 132 Prosveschenina st.

V. Klushin

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: smirnova_nv@mail.ru
Russia, 346428, Novocherkassk, 132 Prosveschenina st.

L. Fesenko

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: smirnova_nv@mail.ru
Russia, 346428, Novocherkassk, 132 Prosveschenina st.

N. Smirnova

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: smirnova_nv@mail.ru
Russia, 346428, Novocherkassk, 132 Prosveschenina st.

Әдебиет тізімі

  1. Sharma, P. and Pandey, O.P., Proton exchange membrane fuel cells: fundamentals, advanced technologies, and practical applications. In PEM Fuel Cells, Elsevier, 2022, p. 1–24. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823708-3.00006-7
  2. Bazhenov, S., Dobrovolsky, Y., Maximov, A., and Zhdaneev, O.V., Key challenges for the development of the hydrogen industry in the Russian Federation, Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2022, vol. 54, p. 102867. https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102867
  3. Younas, T., Bipolar plates for the permeable exchange membrane: carbon nanotubes as an alternative, In PEM Fuel Cells, Elsevier, 2022, p. 71-89. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823708-3.00006-7
  4. Tang, A., Crisci, L., Bonville, L., and Jankovic, J., An overview of bipolar plates in proton exchange membrane fuel cells, J. Renewable and Sustainable Energy, 2021, vol. 13(2), p. 022701. https://doi.org/10.1063/5.0031447
  5. Porstmann, S., Tannemacher, T., and Drossel, W.-G., A comprehensive comparison of state-of-the-art manufacturing methods for fuel cell bipolar plates including anticipated future industry trends, J. Manufacturing Proc., 2020, vol. 60, p. 366. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.10.041
  6. Stein, T. and Ein-Eli, Y., Challenges and Perspectives of Metal-Based Proton Exchange Membrane’s Bipolar Plates: Exploring Durability and Longevity, Energy Technol., 2020, vol. 8, p. 2000007. https://doi.org/10.1002/ente.202000007
  7. Wang, H. and Turner, J.A., Reviewing Metallic PEMFC Bipolar Plates, Fuel Cells, 2010, vol. 10, p. 510. https://doi.org/10.1002/fuce.200900187
  8. Li, Y., Jia, X., Zhang, W., Fang, C., Wang, X., Qin, F., Yamaura, S., and Yokoyama, Y., Effects of Alloying Elements on the Thermal Stability and Corrosion Resistance of an Fe-based Metallic Glass with Low Glass Transition Temperature, Metall. Mater. Trans. A., 2013, vol. 45, p. 2393. https://doi.org/10.1007/s11661-013-2071-6
  9. Ji, S., Hwang, Y.S., Park, T., Lee, Y.H., Paek, J.Y., Chang, I., Lee, M.H., and Cha, S.W., Graphite foil based assembled bipolar plates for polymer electrolyte fuel cells, Int. J. Precis. Eng. Man., 2012, vol. 13, p. 2183. https://doi.org/10.1007/s12541-012-0289-7
  10. Fan, R., Peng, Y., Tian, H., Zheng, J., Ming, P., and Zhang, C., Graphite-filled composite bipolar plates for fuel cells: material, structure, and performance, Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, vol. 37(9), p. 2009095. https://doi.org/10.3866/PKU.WHXB202009095
  11. Badrul, F., Halim, K.A., Salleh, M.M., Omar, M.F., Osman, A.F., and Zakaria, M.S., Modeling electrical conductivity and tensile properties of conductive polymer composites (CPCs) based on percolation threshold theory-A short review, In AIP Conf. Proc., 2021, July, vol. 2347, no. 1, p. 020240. AIP Publishing LLC. https://doi.org/10.1063/5.0052346
  12. Chen, H., Liu, H.B., Xia, X.H., Yang, L., and He, Y.D., Preparation and properties of graphite/phenolic resin composite bipolar plate, Acta Mater. Compos. Sin., 2015, vol. 32, p. 744. https://doi.org/10.13801/j.cnki.fhclxb.201503.008
  13. Suherman, H., Sulong, A. B., and Sahari, J., Effect of the compression molding parameters on the in-plane and through-plane conductivity of carbon nanotubes/graphite/epoxy nanocomposites as bipolar plate material for a polymer electrolyte membrane fuel cell, Ceram. Intern., 2013, vol. 39, p. 1277. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.07.059
  14. Kim, M., Lim, J.W., and Lee, D.G., Electrical contact resistance between anode and cathode bipolar plates with respect to surface conditions, Compos. Struct., 2018, vol. 189, p. 79. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.01.067
  15. Yao, K., Adams, D. L., Hao, A., Zheng, J.P., and Liang, R., Highly Conductive, Strong, Thin and Lightweight Graphite-Phenolic Resin Composite for Bipolar Plates in Proton Exchange Membrane Fuel Cells, ECS Trans., 2017, vol. 77, p. 1303. https://doi.org/10.1149/07711.1303ecst
  16. Stübler, N., Meiners, D., Ziegmann, G., and Hickmann, T., Investigation of the properties of polymer composite bipolar plates in fuel cells, J. Plastics Technology, 2014, vol. 10(3), p. 68.
  17. Diaz, J., Rigail-Cedeño, A., Barzola-Monteses, J., and Espinoza-Andaluz, M., A pre-feasibility experimental study of using surface-enhanced flake graphite to build up PEFC bipolar plates, Energy Procedia, 2019, vol. 158, p. 1502. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.01.358
  18. Antunes, R.A., Oliveira, M.C.L.D., Ett, G., and Ett, V., Carbon materials in composite bipolar plates for polymer electrolyte membrane fuel cells: A review of the main challenges to improve electrical performance, J. Power Sources, 2011, vol. 196, p. 2945. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.12.041
  19. Фиалков, А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе, М.: Аспект Пресс, 1997. 718 с. [Fialkov, A.S. Carbon, interlayer compounds and composites based on it (in Russian), Moscow: Aspect Press, 1997. 718 p.]
  20. ГОСТ Р 56810–2015. Композиты полимерные. Метод испытания на изгиб плоских образцов, М.: Стандартинформ, 2016, 20 с. [GOST R 56810–2015. Polymer composites. Bending test method for flat specimens (in Russian), Moscow: Standartinform, 2016, 20 p.]
  21. ГОСТ Р 56785–2015 Композиты полимерные. Метод испытания на растяжение плоских образцов, М.: Стандартинформ, 2016, 16 с. [GOST R 56785–2015 Polymer composites. Tensile testing method for flat specimens (in Russian), Moscow: Standartinform, 2016, 16 p.]
  22. ГОСТ Р 56652–2015. Композиты полимерные. Методы определения водопоглощения материалов внутреннего слоя “сэндвич”-конструкций, М.: Стандартинформ, 2016, 15 с. [GOST R 56652-2015. Polymer composites. Methods for determining the water absorption of the materials of the inner layer of “sandwich” structures (in Russian), Moscow: Standartinform, 2016, 15 p.]
  23. Davies, D. P., et al., Bipolar plate materials for solid polymer fuel cells, J. Appl. Electrochem., 2000, vol. 30, no. 1, p. 101. https://doi.org/10.1023/A:1003831406406
  24. Fuel Cell Technical Team Roadmap, https://www.energy.gov/sites/default/files/2017/11/f46/FCTT_Roadmap_Nov_2017_FINAL.pdf.
  25. Chen, Z., Chen, Y., and Liu, H., Pyrolysis of phenolic resin by TG-MS and FTIR analysis, Adv. Mater. Res., 2013, vol. 631–632, p. 104. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.631-632.104
  26. Wlodarczyk, R., Carbon-based materials for bipolar plates for low-temperatures PEM fuel cells – A review, Functional Mater. Lett., 2019, vol. 12, no. 02, p. 1930001. https://doi.org/10.1142/S1793604719300019

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2.

Жүктеу (1MB)
3.

Жүктеу (472KB)
4.

Жүктеу (170KB)
5.

Жүктеу (281KB)

© В.Д. Ерошенко, В.Е. Андреева, Д.В. Токарев, О.А. Меденников, В.А. Клушин, Л.Н. Фесенко, Н.В. Смирнова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».