Method Article

Experimentelle Umsetzung einer neuen Composite Fertigung-Methode: Verfügbarmachen nackten Fasern auf die zusammengesetzte Fläche durch die weiche Schicht-Methode

DOI:

10.3791/55815

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October 6th, 2017

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1Department of Mechanical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology, 2LANL-CBNU Engineering Institute Korea, Chonbuk National University

In This Article

Summary

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Ein Protokoll zum nackten Fasern auf die zusammengesetzte Fläche verfügbar zu machen, durch den Wegfall von Harz reichen Gegend präsentiert. Die Fasern sind bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen, nicht durch die Post Oberflächenbehandlung ausgesetzt. Die exponierte Carbon Composites weisen hohe elektrischen Leitfähigkeit in der Richtung der durch dicke und hohe mechanische Eigenschaften.

Abstract

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Bipolarplatte ist eine wichtige Komponente Proton Exchange Membran-Brennstoffzellen (PEMFC) und Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFBs). Es ist eine Multi-funktionale Komponente, die hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe mechanische Eigenschaften und hohe Produktivität haben sollte.

In diesem Zusammenhang kann ein Kohlefaser/Epoxy-Harz-Verbund ein ideales Material für konventionelle Graphit Bipolarplatte ersetzen führt oft zu den schwerwiegenden Fehler des Gesamtsystems aufgrund seiner inhärenten Sprödigkeit. Obwohl die Carbon/Epoxy-Composite hohe mechanische Eigenschaften hat und ist einfach herzustellen, ist die elektrische Leitfähigkeit in Pfeilrichtung durch dicke schlecht wegen der Harz-reiche Schicht, die auf seiner Oberfläche bildet. Daher wurde eine expandiertem Graphit Beschichtung angenommen, um die elektrische Leitfähigkeit-Problem zu lösen. Jedoch die expandiertem Graphit Beschichtung nicht nur erhöht die Herstellungskosten, sondern hat auch schlechte mechanische Eigenschaften.

In dieser Studie zeigt eine Methode, um die Fasern auf die zusammengesetzte Fläche verfügbar zu machen. Es gibt derzeit viele Methoden, die Fasern durch Oberflächenbehandlung nach der Herstellung des Verbundes verfügbar machen können. Diese neue Methode, erfordert jedoch keine Oberflächenbehandlung, weil die Fasern bei der Herstellung des Verbundes ausgesetzt sind. Durch die Aufdeckung nackten Kohlenstoff-Fasern auf der Oberfläche, die elektrische Leitfähigkeit und die mechanische Festigkeit des Verbundes werden drastisch erhöht.

Introduction

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Bipolarplatte ist eine multifunktionale Schlüsselkomponente der Energiewandlungssysteme und Energiespeicher wie Brennstoffzellen und Batterien. Die wichtigsten funktionellen Anforderungen der Bipolarplatte sind wie folgt: hohe elektrische Leitfähigkeit in Pfeilrichtung durch dicke, ohmsche Verluste, hohe mechanische Eigenschaften widerstehen hohen Verdichtungsdruck und äußere Einflüsse und hohe zu reduzieren Produktivität für die Massenproduktion.

Kohlefaser/Epoxy Composites haben gegenüber den Graphit und Metalle, die konventionell als Material für die Bipolarplatte angenommen wurden, eine höhere spezifische Festigkeit und Steifigkeit, was....

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Protocol

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1. Material Vorbereitung

  1. Vorbereitung des Verbundmaterials
    Hinweis: Vorsicht, bitte wenden Sie sich an alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Gebrauch. Einige der in diesen Methoden verwendeten Chemikalien möglicherweise giftig und karzinogen. Nanomaterialien können zusätzliche Gefahren im Vergleich zu ihrer Masse haben. Nutzen Sie alle entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen bei der Durchführung eines Experiments, einschließlich des Einsatzes von technischen Kontrollen (Abzugshaube, Handschuhfach) und persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe, Kittel, lange Hosen und geschlossene Schuhe).
    Bemerkung: Je ....

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Results

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Die gefertigten Exemplare sind mit Rasterelektronenmikroskopie (SEM) (Abbildung 1) beobachtet. Da die Harz-reiche Schicht, die die Spitze der Fasern bedeckt nur wenige Mikrometer dick ist, ist ein optisches mikroskopische Bild am oberen Rand der Probe beobachtet nicht zweckmäßig. Eine REM-Aufnahme beobachtet durch Kippen der Probekörpers um 5° bietet ein repräsentativeres Bild. Im Vergleich zu den Verbundwerkstoffen hergestellt von konventionellen Formpressen.......

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Discussion

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Die weiche Schicht-Methode bietet erhebliche Vorteile im Vergleich mit konventionellen Methoden und mit einer niedrigeren Herstellungskosten. Alle drei Arten von Verbundwerkstoffen hergestellt durch die weiche Schicht Methode zeigen einzigartige Eigenschaften in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften, mechanische Eigenschaften, Gasdurchlässigkeit und Hafteigenschaften.

Für die Messung der elektrischen Eigenschaft war eine Vierpunkt-Probe-Methode verwendet. ASR wurde 5 Mal gemessen und der Du.......

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Disclosures

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgements

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Diese Forschung wurde unterstützt durch den Klima Wandel Forschung Hub von KAIST (gewähren Nr. N11160012), der führende ausländische Forschung Institut Recruitment-Programm durch die National Research Foundation of Korea finanziert vom Ministerium für Wissenschaft, IKT und Zukunft planen (Grant Nr. 2011-0030065), der führenden Human Ressource Trainingsprogramm von Regionale Neo-Industrie durch die National Research Foundation von Korea (NRF) gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, IKT und Zukunft planen (keine zu gewähren. NRF-2016H1D5A1910603). Ihre Unterstützung wird sehr geschätzt.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Unidirektionales Carbon/Epoxid-PrepregSK ChemicalsUSN020Wird zur Herstellung von unidirektionalem Carbon-Verbundwerkstoff
Carbongewebe/Epoxid-Prepreg in Leinwandbindung verwendetChemicalsWSN 1kWird zur Herstellung von Carbon-Verbundwerkstoff
verwendet Carbon-Gewebe in LeinwandbindungSK ChemicalsC-112Wird zur Herstellung von Carbon-Verbundwerkstoff
verwendet Vlies-Carbon-FilzNewellGraphitfilz 3 mmWird zur Herstellung von Filz Carbon-Verbundwerkstoff verwendet
Folientyp EpoxidharzSK ChemikalienK51Wird als Matrix des Komposits
Aceton 99,5%Samchun67-64-1Wird verwendet, um die Kohlefaser und die weichen Schichten zu reinigen
FormtrennmittelShinEtsuKF-96Wird verwendet, um die Form
zu beschichtenTrennfolie AirtechA4000VWird als verwendet Weichschicht
KompressionsformN/AN/AMaschinell im Labor bearbeitet. Material: NAK80
HeißpresseHydrotek 100N/AZur Anwendung von Druck und Wärme
RasterelektronenmikroskopFEI CompnayMagellan 400Zur Untersuchung der Oberfläche des Verbundwerkstoffs
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References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hwang, I. U., et al. Bipolar plate made of carbon fiber epoxy composite for polymer electrolyte membrane fuel cells. J Power Sources. 184 (1), 90-94 (2008).
  2. Avasarala, B., Haldar, P. Effect of surface roughness of composite bipolar plates on the contact resistance of a proton exchange membrane fuel cell. J Power Sources. 188 (1), 225-229 (2009).
  3. Yu, H. N., Lim, J. W., Kim, M. K., Lee, D. G.

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