Fémhab és fröccsöntés kombinálása bipoláris lemezhez
Manapság egyre fontosabbá válnak a környezetterhelést mérséklő eljárások és intézkedések. A fosszilis erőforrás-tartalék jövőbeli csökkenése, kimerülése felveti azt a problémát, hogy idővel nem lesz képes fedezni a világ energiaigényét. Az erőforrás mennyiségének csökkenése, valamint a használatakor keletkező káros, üvegházhatású gázkibocsátás igényt teremt új típusú energiaforrások kutatására. Ilyen alternatív erőforrás a nap, szél-, víz-, geotermikus és nukleáris energia, valamint a biomasszából, illetve a hidrogénből nyerhető energia. A hidrogén felhasználásának egy lehetséges módja üzemanyagcella készítése, amely ígéretes alternatíva a jövő energiaellátása szempontjából. Az üzemanyagcella olyan fenntartható energiaforrás, amelynek károsanyag-kibocsátása alacsony, megközelítheti a nullát [1].
Az üzemanyagcellák egyik legfontosabb alkotóeleme a bipoláris lemez, aminek tulajdonságai jelentős hatással vannak a használhatóság és hatékonyság szempontjából és befolyásolják a cella árát is [2]. A bipoláris lemezeket gyakran grafitból készítik, az utóbbi években azonban költséghatékonyabb eljárások és alapanyagok jelentek meg [3]. A grafitlemez törékenysége miatt nem ideális például járművekben történő alkalmazásra a keletkező rezgések miatt. Ennek megoldására egy lehetséges alternatíva a nyílt cellás fémhabok alkalmazása, ahol a közegek áramlása a hab nyílt celláin át történik [4]. Fémhab lemezek használatával a cella teljesítménye nagy mértékben növelhető a hagyományos grafit lemezekhez képest [5].
Dolgozatomban célul tűztem ki egy hidrogéncellában alkalmazható bipoláris lemez fejlesztését és gyártását, valamint tulajdonságainak vizsgálatát. A bipoláris lemez fémhab és fröccsöntés kombinálásával készül, amivel a szakirodalom alapján kedvező tulajdonságok és jelentős teljesítménynövekedés érhető el a hagyományos, például grafit lemezekhez képest.
Irodalom:
[1] Sopian K., Daud W. R. W.: Challenges and future developments in proton exchange membrane fuel cells. Renewable Energy, 31, 719-727 (2006).
[2] Zarmehri E., Sadeghi M., Mehrabani-Zeinabad A.: Construction of Composite Polymer Bipolar Plate for PEM Fuel Cell. Iranica Jounal of Energy & Environment, 4, 357-360 (2013).
[3] Taherian R.: A review of composite and metallic bipolar plates in proton exchange membrane fuel cell: Materials, fabrication, and material selection. Journal of Power Sources, 265, 370-390 (2014).
[4] Carton J. G., Olabi A. G.: Representative model and flow characteristics of open pore cellular foam and potential use in proton exchange membrane fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy, 40, 5726-5738 (2015).
[5] Awin Y., Dukhan N.: Metal-Foam Bipolar Plate for PEM Fuel Cells: Simulations and Preliminary Results. Materials Science Forum, 933, 342-350 (2018).
szerző
-
Csepel Zsófia Luca
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Kovács József Gábor
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Orbulov Imre Norbert
egyetemi tanár, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
