01 تعارف
پروٹون ایکسچینج میمبرین فیول سیلز (PEMFCs)، ایسے آلات کے طور پر جو براہ راست کیمیکل سے پاک توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کر سکتے ہیں، رد عمل کے بعد صرف پانی کو بطور ضمنی پیداوار پیدا کرتے ہیں۔ وہ توانائی کی کارکردگی، اعلی توانائی کی تبدیلی کی شرح، اعلی وشوسنییتا، کمرے کے درجہ حرارت پر تیزی سے آغاز-، اور طویل سروس کی زندگی [1] جیسے فوائد پیش کرتے ہیں۔ یہ خصوصیات PEMFCs کو اسٹیشنری ایپلی کیشنز (مثلاً کمیونیکیشن بیس سٹیشنز، مشترکہ حرارت اور طاقت)، موبائل ایپلیکیشنز (مثلاً، آٹوموبائل، سمندری جہاز)، اور پورٹیبل ایپلی کیشنز (مثلاً، کمپیوٹر، کیمرے) میں وسیع ایپلیکیشن کے امکانات اور مارکیٹ کی صلاحیت فراہم کرتی ہیں۔ انہیں تھرمل، ہائیڈرو اور نیوکلیئر پاور کے بعد بجلی پیدا کرنے کا چوتھا طریقہ قرار دیا جاتا ہے [2]۔
بائپولر پلیٹس (BPs)، PEMFCs کے کلیدی اجزاء کے طور پر، بنیادی طور پر آکسیڈینٹ اور ایندھن کو الگ اور تقسیم کرنے، کرنٹ چلانے، جھلی الیکٹروڈ اسمبلی کو سپورٹ کرنے، اور اندرونی اسٹیک درجہ حرارت کو منظم کرنے کے لیے کام کرتی ہیں [3]۔ ایندھن کے سیل آپریٹنگ ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، BPs کے پاس بہترین گیس کی ناقابل تسخیریت، اچھی برقی چالکتا اور سنکنرن مزاحمت، مناسب تھرمل چالکتا، اور مکینیکل خصوصیات کا ہونا ضروری ہے [3]۔ دریں اثنا، BPs فی الحال PEMFC کے وزن اور حجم کا تقریباً 80% اور اس کی لاگت کا تقریباً 50% ہے۔ فعال ضروریات کو یقینی بناتے ہوئے، PEMFC کی بجلی کی کثافت کو بہتر بنانے اور پیداواری لاگت کو کم کرنے کے لیے BPs کو زیادہ سے زیادہ پتلا اور ہلکا بنانا بہت اہمیت کا حامل ہے۔ پریکٹس سے پتہ چلتا ہے کہ بائپولر پلیٹ کی کارکردگی کو بہتر بنانے سے اسٹیک پاور کثافت میں تقریباً 20 فیصد اضافہ ہو سکتا ہے، جو 6–9 kW/L تک پہنچ سکتا ہے [3]۔ لہذا، پی ای ایم ایف سی کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے بی پی مواد اور من گھڑت عمل کو بہتر بنانا بہت اہمیت کا حامل ہے۔
دو قطبی پلیٹوں کے لیے DOE کی کارکردگی کے اہداف(ٹیبل چھوڑ دیا گیا)
PEMFC ساخت کا خاکہ(چھوٹی ہوئی تصویر)
02 دوئبرووی پلیٹوں کی درجہ بندی اور اطلاق کا ممکنہ تجزیہ
مادی ساخت کی بنیاد پر، دوئبرووی پلیٹوں کو بنیادی طور پر چار زمروں میں تقسیم کیا گیا ہے: گریفائٹ بائپولر پلیٹس، لچکدار گریفائٹ بائی پولر پلیٹس، میٹیلک بائی پولر پلیٹس، اور کمپوزٹ بائی پولر پلیٹس [4]۔
2.1 گریفائٹ بائپولر پلیٹس
گریفائٹ BPs کے لیے تیار کیے گئے ابتدائی سبسٹریٹ مواد میں سے تھا، جس میں کم کثافت، اچھی سنکنرن مزاحمت، اور گیس کے پھیلاؤ کی تہہ کے ساتھ کم رابطے کی مزاحمت ہے۔ تاہم، گریفائٹ BPs میں نسبتاً زیادہ پوروسیٹی ہوتی ہے، جس سے گیس کی تنگی کی ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہوتا ہے۔ مزید برآں، گریفائٹ طاقت میں کم اور ٹوٹنے والا ہوتا ہے، اس لیے تیار شدہ پلیٹیں دھاتی BPs [2] سے نمایاں طور پر موٹی ہوتی ہیں۔
گریفائٹ بی پی پر تحقیق نے گریفائٹ مواد اور حمل کے طریقوں پر توجہ مرکوز کی ہے۔ اگرچہ گیس کی تنگی اور ساختی طاقت کو بہتر بنانے میں کچھ پیش رفت ہوئی ہے، لیکن وہ اب بھی PEMFC کی آپریشنل ضروریات سے کم ہیں [2]۔
مادی قسم کے لحاظ سے، گریفائٹ بی پی کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
سخت گریفائٹ BPs، جسے مشینی گریفائٹ پلیٹیں بھی کہا جاتا ہے، بنیادی طور پر جیواشم ایندھن کی ضمنی مصنوعات سے بنی ہیں، جن پر کیلکینیشن، ویکیوم امپریگنیشن، ہائی-درجہ حرارت گرافیٹائزیشن کے ذریعے عمل کیا جاتا ہے، اور پھر مخصوص بہاؤ چینلز بنانے کے لیے CNC کے ذریعے مشینی کی جاتی ہے۔ ہر سیٹ کو CNC مشینی کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں نسبتاً زیادہ لاگت آتی ہے۔ یہ بنیادی طور پر ڈیزائن کی ترقی کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور بڑے پیمانے پر پیداوار میں ان کا مارکیٹ شیئر آہستہ آہستہ دوسری اقسام سے بدل رہا ہے [5]۔
لچکدار گریفائٹ بی پیجسے مولڈ پلیٹس یا توسیع شدہ گریفائٹ BPs کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، عام طور پر توسیع شدہ گریفائٹ کو پولیمر رال پاؤڈر کے ساتھ ملا کر تیار کیا جاتا ہے جس کے بعد مولڈنگ ہوتی ہے، یا پہلے سے دبائی ہوئی پھیلی ہوئی گریفائٹ شیٹس کو امپریگنیٹ کرکے تیار کیا جاتا ہے۔ لچکدار گریفائٹ بی پی ہلکے، سنکنرن-مزاحم، اور کنڈکٹیو ہوتے ہیں، جو انہیں ایک مثالی مواد بناتے ہیں، لیکن ان میں مکینیکل خصوصیات اور گیس کی تنگی میں کمی ہے [2]۔
2.2 دھاتی بائپولر پلیٹس
دھاتی بی پی مواد میں بنیادی طور پر ایلومینیم، سٹینلیس سٹیل، ٹائٹینیم اور نکل مرکب شامل ہیں [3]۔
دھاتی BPs اچھی برقی چالکتا، گیس کی تنگی، اور موڑنے کی طاقت پیش کرتے ہیں۔ مزید برآں، دھاتوں کی بہترین لچک کی وجہ سے، فلو فیلڈ سٹرکچر کے ساتھ پتلی پلیٹوں کو سٹیمپنگ کے ذریعے من گھڑت بنایا جا سکتا ہے، جس سے PEMFC والیومیٹرک پاور ڈینسٹی کو نمایاں طور پر بہتر بنایا جا سکتا ہے [2]۔ تاہم، دھاتی BPs PEMFC ماحول میں سنکنرن کے لیے حساس ہیں (pH ~2–3, T=80–100 ڈگری )، دھاتی آئنوں کو جاری کرتے ہیں جو ایندھن کے خلیوں کے عمل کو بری طرح متاثر کرتے ہیں۔ دریں اثنا، سطح پر ایک غیر فعال پرت کی تشکیل رابطے کی مزاحمت میں واضح اضافہ کا باعث بنتی ہے، جس سے طویل-طویل اعتبار کو شدید طور پر محدود کیا جاتا ہے [2]۔
دھاتی BPs کی سنکنرن مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے موجودہ اہم حکمت عملیوں میں سنکنرن-مزاحم کوٹنگز لگانا اور سبسٹریٹ سنکنرن مزاحمت کو بہتر بنانا شامل ہے [2]۔ کوٹنگز سنکنرن کی کارکردگی کو نمایاں طور پر بڑھا سکتے ہیں، لیکن چالکتا، عمل کی پیچیدگی، اور لاگت میں توازن رکھنا مشکل ہے۔ مزید برآں، سنکنرن ٹیسٹ عام طور پر مختصر-ٹرم ہوتے ہیں، اس لیے ہو سکتا ہے کہ نتائج حقیقی-دنیا کی طویل-میعادی کارکردگی کی عکاسی نہ کریں [2]۔ موجودہ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ سنگل کوٹنگز کی بھی حدود ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، ٹائٹینیم مرکبات اپنی آکسائیڈ فلم کی وجہ سے اچھی سنکنرن مزاحمت رکھتے ہیں، لیکن یہ رابطے کی مزاحمت کو بڑھاتا ہے، جس کے لیے سطح کی چالکتا بڑھانے کے علاج کی ضرورت ہوتی ہے۔ سنکنرن مزاحمت اور لاگت کے مسائل دھاتی BPs کو بڑے پیمانے پر اپنانے میں بڑی رکاوٹیں بنے ہوئے ہیں [2]۔
لیو جیانشیانگ [6] وغیرہ۔ ایندھن کے خلیوں میں دھاتی BPs کے لیے ٹرانزیشن میٹل کاربائیڈ کوٹنگز، ٹرانزیشن میٹل نائٹرائڈ کوٹنگز، بے کار کاربن کوٹنگز، گرافین-بیسڈ کوٹنگز، کنڈکٹیو پولیمر کوٹنگز، اور ہائی-انٹروپی الائے کوٹنگز پر منظم طریقے سے تحقیقی پیش رفت کا جائزہ لیا گیا۔ انہوں نے نشاندہی کی کہ انٹر لاکنگ ڈھانچے کے ساتھ ملٹی لیئر کوٹنگز ممکنہ طور پر سنکنرن مزاحمت اور چالکتا دونوں کو بہتر بنا سکتی ہیں۔ حالیہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ کوٹنگز میں سنکنرن- مزاحم عناصر کو شامل کرنا بھی ایک قابل عمل طریقہ ہے۔ لہذا، ملٹی لیئر کوٹنگز اور عنصری ڈوپنگ کے امتزاج سے دھاتی BPs کے لیے بہتر سنکنرن-مزاحم کوٹنگز حاصل کرنے کی امید ہے۔
2.3 جامع بائپولر پلیٹس
مرکب پلیٹیں دو یا دو سے زیادہ مواد پر مشتمل ہوتی ہیں، مشترکہ عمل کے ساتھ مکینیکل، سنکنرن اور برقی خصوصیات کو بہتر بناتے ہیں۔ جامع پلیٹوں کو ساختی مرکبات اور عمل مرکبات میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے [7]۔ مادی قسم کے لحاظ سے، جامع BPs کو دو بڑے زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: پولیمر رال/کاربن کمپوزٹ اور گریفائٹ/میٹل کمپوزٹ [7]۔
2.3.1 پولیمر رال/کاربن کمپوزٹ بائپولر پلیٹس
جامع گریفائٹ بائی پولر پلیٹس ایک نئی قسم ہیں، جو بنیادی طور پر نامیاتی پولیمر ریزنز اور کاربن{0}} پر مبنی کنڈکٹیو فلرز سے بنی ہیں۔ رال میٹرکس مکینیکل خصوصیات کو بڑھاتا ہے اور کنڈکٹو فلرز کو بانڈ کرتا ہے، جو کہ گیس کی تنگی اور لچکدار طاقت کو بہتر بنانے کے لیے بنیادی تحقیقی فوکس کے طور پر کام کرتا ہے۔ کنڈکٹیو فلرز، جن کی نمائندگی گریفائٹ کرتے ہیں، کنڈکٹیو نیٹ ورکس بنانے کے لیے آپس میں جڑتے ہیں [2]۔
کنڈکٹو فلرز میں عام طور پر کاربن بلیک، کاربن فائبر (سی ایف)، توسیع شدہ گریفائٹ، کاربن نانوٹوبس، مصنوعی گریفائٹ (SG) اور گرافین شامل ہوتے ہیں۔ پولیمر ریزنز میں پولی پروپیلین، پولی تھیرتھرکیٹون (پی ای ای کے)، پولی تھیلین ٹیریفتھلیٹ (پی ای ٹی)، ایپوکسی ریزنز، اور فینولک رال شامل ہیں [8]۔
رال اور کنڈیکٹو فلرز کی ساخت اور بڑے پیمانے پر تناسب کو ایڈجسٹ کرکے، گریفائٹ ترمیم یا رال کے اضافے کے ساتھ مل کر، جامع گریفائٹ بی پی کی مختلف خصوصیات کو ٹیون اور بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، تیاری کی جدید تکنیک اور پوسٹ-پروسیسنگ-جیسے گریفائٹ فلرز کی سمت بندی اور بازی کو کنٹرول کرنا، اور گریفائٹ/رال انٹرفیشل خصوصیات کو بہتر بنانا-براہ راست مولڈ کمپوزٹ پلیٹوں کے میکرو- اور مائیکرو اسٹرکچر کو متاثر کرتا ہے، اس طرح ان کی کارکردگی پر براہ راست اثر پڑتا ہے۔
فی الحال، جامع BPs کے لیے گھریلو پیداوار کی ٹیکنالوجی ابھی پختہ نہیں ہوئی ہے، جس کی بنیادی وجہ خام مال کی فارمولیشنز کی نامکمل لوکلائزیشن، بڑے پیمانے پر مسلسل پیداوار کی کمی، اور زیادہ لاگت ہے۔ لہٰذا، کم قیمت والے خام مال کی تلاش، فارمولیشن کے تناسب اور پروسیسنگ کے حالات کو بہتر بنانا، اور پیداوار کے چکروں کو مختصر کرنا تحقیق کی اہم سمتیں ہیں [9]۔
2.3.2 گریفائٹ/میٹل کمپوزٹ بائپولر پلیٹس
گریفائٹ/میٹل کمپوزٹ پلیٹیں ایک دھاتی تہہ کو الگ کرنے والے کے طور پر اور غیر محفوظ پتلی کاربن پلیٹوں یا گریفائٹ پلیٹوں (انجیکشن مولڈنگ اور بیکنگ کے ذریعے بنائی گئی) کو بہاؤ فیلڈ پلیٹوں کے طور پر استعمال کرتی ہیں، کنڈکٹیو چپکنے والی [7] کے ساتھ بندھے ہوئے ہیں۔ دھاتیں اچھی چالکتا، اعلیٰ طاقت، اور گیس کی ناقابل تسخیریت پیش کرتی ہیں، جبکہ گریفائٹ سنکنرن مزاحمت فراہم کرتا ہے۔ اس طرح، گریفائٹ بنیادی طور پر ترسیل اور بہاؤ کے چینلز کے لیے کام کرتا ہے بغیر سگ ماہی یا کمک کے افعال کو برداشت کیے، جس سے تکمیلی فوائد حاصل ہوتے ہیں [7]۔
دھاتی-پر مبنی جامع پلیٹیں گریفائٹ اور دھاتی پلیٹوں دونوں کے فوائد کو یکجا کرتی ہیں، مجموعی کارکردگی کو بہتر بناتی ہیں۔ تاہم، ان کی پیچیدہ ساخت اور من گھڑت عمل بڑے پیمانے پر پیداوار کو مشکل بنا دیتے ہیں، اور پیداواری لاگت کاربن پر مبنی مرکبات سے کہیں زیادہ ہے۔ PEMFC کے عمومی فروغ کے لیے چیلنجوں کے باوجود، ان کے پاس خصوصی ایپلی کیشنز کے لیے فوائد ہیں [7]۔
03 لچکدار گریفائٹ اور گریفائٹ کمپوزٹ بائپولر پلیٹس پر تحقیقی پیشرفت
اوپر سے، لچکدار گریفائٹ اور گریفائٹ جامع BPs زیادہ متوازن مجموعی کارکردگی اور مضبوط ترقی کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں۔ بی پی کی کارکردگی کی ضروریات کے مطابق، کلیدی اشاریوں میں گیس کی پارگمیتا، برقی چالکتا، رابطے کی مزاحمت، لچکدار طاقت، اور سنکنرن کی شرح شامل ہیں، جو کہ بی پی کے لیے اہم تحقیقی ہدایات ہیں۔
بی پی کی مختلف اقسام کے فوائد اور نقصانات کا موازنہ(ٹیبل چھوڑ دیا گیا)
3.1 گریفائٹ جامع بائپولر پلیٹوں کی چالکتا اور لچکدار طاقت پر پولیمر ترمیم کا اثر
Zeng Haodong [8] et al. polyetheretherketone (PEEK) رال کے ساتھ تبدیل شدہ پولیمائڈ (PI) رال، توسیع شدہ گریفائٹ کو بنیادی کوندکٹو فلر کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، اور کمپریشن مولڈنگ کے ذریعے PEMFCs کے لیے کمپوزٹ بائی پولر پلیٹیں تیار کیں۔ انہوں نے بی پی کی جامع کارکردگی پر رال کے مواد اور گرافین کے اضافے کے اثرات کی تحقیقات کی۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ 40% کے ایک فکسڈ رال ماس فریکشن اور 1:1.25 کے PI:PEEK بڑے پیمانے پر تناسب کے ساتھ، توسیع شدہ گریفائٹ/PI-PEEK جامع BP نمونوں نے زیادہ سے زیادہ برقی چالکتا (181.8 S/cm) حاصل کیا اور لچکدار طاقت (MPa647٪ سے زیادہ) کی نمائندگی کرتا ہے۔ خالص PI رال کے نمونے.
لی ہینگ [10] وغیرہ۔ قدرتی فلیک گریفائٹ (NG) کو کنڈکٹیو ایگریگیٹ کے طور پر اور فینولک رال (PF) اور غیر سیر شدہ پالئیےسٹر رال (UPR) کو بائنڈر کے طور پر استعمال کیا، NG/PF/UPR کمپوزٹ BPs کو کمپریشن مولڈنگ کے ذریعے تیار کیا۔ انہوں نے PF/UPR بڑے پیمانے پر تناسب، رال کے مواد، اور چالکتا اور لچکدار طاقت پر مولڈنگ کے حالات کے اثرات کا مطالعہ کیا۔ نتائج نے اشارہ کیا کہ 20 wt% رال مواد کے حالات میں، PF/UPR بڑے پیمانے پر تناسب 6:1، دبانے کا درجہ حرارت 100 ڈگری، مولڈنگ پریشر 30 MPa، مولڈنگ کا درجہ حرارت 180 ڈگری، اور مولڈنگ کا وقت 2 h، NG/PF/UPR جامع نے S.35/46 سینٹی میٹر کی برقی چالکتا اور f36 سینٹی میٹر کی برقی چالکتا حاصل کی۔ ایم پی اے انہی حالات میں NG/PF کمپوزٹ کے مقابلے، چالکتا میں 134.9% اور لچکدار طاقت میں 21.2% اضافہ ہوا۔
3.2 مجموعی بی پی کارکردگی پر گریفائٹ سبسٹریٹ کی موٹائی کا اثر
وانگ ڈینگکے [11] وغیرہ۔ 4 ملی میٹر اور 6 ملی میٹر موٹائی کے پھیلے ہوئے گریفائٹ سبسٹریٹس کا استعمال کیا گیا تاکہ 1 ملی میٹر موٹائی کے چینل گریفائٹ BPs کو تیار کیا جا سکے، جس میں مولڈنگ اور کمپوزٹ لچکدار گریفائٹ پلیٹوں کی کارکردگی پر سبسٹریٹ موٹائی کے اثر کا مطالعہ کیا جاتا ہے۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ 4 ملی میٹر سبسٹریٹ نے بہتر چینل/پسلی جیومیٹری، اعلیٰ جہتی درستگی، 2×10⁻⁶ cm³·s⁻¹·cm⁻² کے DOE ہدف سے نیچے پلیٹیں تیار کیں، 25.4 MPa کی لچکدار طاقت اور 3 سینٹی میٹر کی برقی چالکتا، 3 سینٹی میٹر کی برقی چالکتا 2.37 mΩ·cm²۔ انہوں نے بہترین سنکنرن مزاحمت کی بھی نمائش کی۔ اعلی صلاحیت (1.6 V) پر 3000 s کے بعد، سنکنرن موجودہ کثافت مستحکم رہی۔ اس طرح، 4 ملی میٹر سبسٹریٹ 1 ملی میٹر لچکدار گریفائٹ پلیٹوں کو ڈھالنے کے لیے ایک اچھا انتخاب ہے، جس سے بہترین کارکردگی DOE کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔ مصنفین کو امید ہے کہ یہ کام لچکدار گریفائٹ پلیٹوں کی صنعت کاری اور فیول سیل انڈسٹری کی مزید ترقی کو فروغ دے گا۔
3.3 دوئبرووی پلیٹوں کی لچکدار طاقت اور چالکتا پر گریفائٹ پارٹیکل سائز کا اثر
کانگ [12] وغیرہ۔ نے ظاہر کیا کہ بلک گریفائٹ پارٹیکل سائز میں کمی کے ساتھ جامع BPs کی لچکدار طاقت بڑھ جاتی ہے، لیکن چالکتا کم ہو جاتی ہے۔ بلک گریفائٹ کے ذرات پوائنٹ کنٹیکٹس کے ذریعے جڑتے ہیں، جب کہ فلیک گریفائٹ روابط کا سامنا-سے-کرتے ہیں، کنڈکٹیو نیٹ ورک کی تشکیل اور الیکٹران ٹرانسپورٹ کی سہولت فراہم کرتے ہیں۔
3.4 کاربن بلیک اور گریفائٹ پارٹیکل سائز کی اصلاح کا اثر چالکتا پر
لم [13] وغیرہ۔ قدرتی گریفائٹ پاؤڈر، کاربن بلیک، اور میتھائل ایتھائل کیٹون سالوینٹس کے مرکب کو ایپوکسی رال/کاربن فائبر پری پریگس پر چھڑک کر خشک کیا، اور پھر جامع BPs بنانے کے لیے گرم دبانے سے پہلے دونوں طرف گریفائٹ فوائل کے ساتھ لیمینیٹ کیا گیا۔ ان کے چھوٹے ذرہ سائز کی وجہ سے، کاربن بلیک زیادہ یکساں طور پر منتشر ہوا اور چالکتا بڑھانے میں قدرتی گریفائٹ پاؤڈر سے زیادہ موثر تھا۔ گوتم [14] وغیرہ۔ KMnO₄، HClO₄، اور HNO₃ کے مخلوط محلول میں 1 منٹ کے لیے کیمیاوی طور پر ایک دوسرے سے جڑے ہوئے قدرتی فلیک گریفائٹ کو، پھر مائکروویو اوون سے شعاع کیا جاتا ہے تاکہ زیادہ سے زیادہ مخصوص حجم (570±10) mL·g⁻¹ کے ساتھ پھیلا ہوا گریفائٹ تیار کیا جا سکے۔ انہوں نے بعد میں توسیع شدہ گریفائٹ/کاربن بلیک/ گریفائٹ مائیکرو پارٹیکلز/ فینولک رال جامع بی پیز تیار کیں۔ سنگل-سیل ٹیسٹوں نے کمپوزٹ کے مقابلے میں بہتر کارکردگی دکھائی جس میں صرف توسیع شدہ گریفائٹ کو کنڈیکٹو فلر کے طور پر استعمال کیا گیا، جس کی وجہ کاربن بلیک اور فائن گریفائٹ پاؤڈر کنڈیکٹیو فلرز کے درمیان خالی جگہوں کو بھرنے سے منسوب ہے۔
3.5 دوئبرووی پلیٹوں کی چالکتا اور لچکدار طاقت پر ویکیوم امپریگنیشن کا اثر
Zhan Zize [3] et al. ویکیوم امپریگنیشن کے دوران رال امپریگنیشن کی مقدار پر ایپوکسی رال ڈیلیونٹ اضافے، درجہ حرارت، اور گریفائٹ تاکنا کے ڈھانچے کے اثرات کا مطالعہ کیا، اور نتیجے میں ایندھن کے سیل BPs کی برقی چالکتا، لچکدار طاقت، اور گیس کی تنگی کا جائزہ لیا۔ نتائج نے اشارہ کیا کہ گھٹا ہوا مواد اور درجہ حرارت بڑھنے سے رال کی واسکاسیٹی کم ہوتی ہے، حمل کی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے اور رال کو باریک سوراخوں کو بھرنے کی اجازت ملتی ہے۔ تاہم، کچھ pores غیر بھرے رہے؛ توسیع شدہ گریفائٹ میں 0.1 μm سے نیچے کے چھیدوں کو مکمل طور پر گھسنا مشکل تھا، مکمل بھرنے کو روکتا تھا۔ epoxy رال/ڈائیلوئنٹ سسٹم کے لیے ویکیوم امپریگنیشن کا بہترین درجہ حرارت 50 ڈگری تھا، اور بہترین ڈیلیوئنٹ (ایتھیلین گلائکول ڈیگلیسیڈیل ایتھر) کا اضافہ 15 wt% تھا۔ حاصل کردہ BP (EGP-H) میں ہوائی جہاز کی چالکتا 340.12 S/cm، لچکدار طاقت 41.52 MPa، اور ہیلیم پارگمیتا 5.4×10⁻⁷ cm³·cm⁻²·s⁻¹ تھی۔
04 گریفائٹ بائپولر پلیٹ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے اہم نقطہ نظر کا خلاصہ
بی پی کی کارکردگی پر خام مال کی اقسام، تناسب، اور مولڈنگ کے عمل کے حالات کے اثرات کے بارے میں، چار اہم پہلوؤں کی نشاندہی کی گئی ہے:
(1) رال ترسیلی ذرات کو جوڑتی ہے اور کراس لنک کرنے کے بعد تین جہتی نیٹ ورک بناتی ہے، مکینیکل خصوصیات کو بہتر بناتی ہے۔ تاہم، ضرورت سے زیادہ رال چالکتا کو کم کر دیتی ہے۔ لہذا، مکینیکل اور برقی کارکردگی کو متوازن کرنے کے لیے رال کے مواد کو بہتر بنایا جانا چاہیے۔
(2) جب گریفائٹ اہم کنڈکٹیو فلر ہوتا ہے، تو فلیک گریفائٹ بلک گریفائٹ سے زیادہ آسانی سے کنڈکٹیو راستے بناتا ہے۔ ذرہ کا سائز چالکتا اور مکینیکل خصوصیات دونوں کو متاثر کرتا ہے، اور ایک مناسب ذرہ سائز کی تقسیم کا تعین اصلاح کے ذریعے کیا جانا چاہیے۔
(3) کاربن بلیک، کاربن ریشوں، یا کاربن نانوٹوبس کے چھوٹے اضافے مؤثر طریقے سے خالی جگہوں کو پُر کرسکتے ہیں اور ترسیلی راستوں کو بڑھا سکتے ہیں۔ دریں اثنا، وہ رال فنکشنل گروپس کے ساتھ ہم آہنگی بانڈ تشکیل دے سکتے ہیں یا براہ راست سختی کو بہتر بنا سکتے ہیں، اس طرح لچکدار طاقت کو بڑھا سکتے ہیں، تاکہ جامع بی پی کی چالکتا اور میکانکی خصوصیات دونوں بہتر ہوں۔
(4) کمپریشن مولڈنگ میں، خام مال کے تناسب اور گرم-دباؤ کے حالات کو مسلسل بہتر بنانا، متوازی آپریشنز کو بڑھانا، پروڈکشن سائیکل کو مختصر کرنا، اور مسلسل بہاؤ کی پیداوار حاصل کرنا ضروری ہے۔