Se presenta un protocolo para exponer desnudas fibras en la superficie del compuesto mediante la eliminación de la zona rica de resina. Las fibras están expuestas durante la fabricación de los compuestos, no por el tratamiento superficial de post. Los compuestos de carbono expuestas presentan alta conductividad eléctrica en la dirección de espesor y altas propiedades mecánicas.
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Artículo de método
Implementación experimental de un nuevo método de fabricación compuesto: exponer desnudas fibras en la superficie del compuesto por el método de capa suave
En este artículo
Resumen
Resumen
La placa bipolar es un componente clave en pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFCs) y baterías de flujo de redox de vanadio (VRFBs). Es un componente multifuncional que debe tener alta conductividad, altas características mecánicas y alta productividad.
En este sentido, un compuesto de resina de fibra de carbono/epoxy puede ser un material ideal para sustituir la placa bipolar de grafito convencional, que a menudo conduce a la falla catastrófica de todo el sistema debido a su inherente fragilidad. Aunque el compuesto de carbono/epoxy tiene elevadas propiedades mecánicas y es fácil de fabricar, la conductividad eléctrica en la dirección del espesor es pobre debido a la capa rica en resina que forma en su superficie. Por lo tanto, una capa de grafito expandido fue adoptada para resolver el problema de la conductividad eléctrica. Sin embargo, la capa de grafito expandido no sólo aumenta los costos de fabricación pero también tiene propiedades mecánicas pobres.
En este estudio, se demuestra un método para exponer las fibras en la superficie del compuesto. Existen actualmente varios métodos que pueden exponer las fibras por tratamiento superficial después de la fabricación del compuesto. Este nuevo método, sin embargo, no requiere tratamiento superficial porque las fibras están expuestas durante la fabricación del compuesto. Al exponer el pelado fibras de carbono en la superficie, la conductividad eléctrica y resistencia mecánica del compuesto aumentan drásticamente.
Introducción
La placa bipolar es un componente clave de múltiples funciones de sistemas de conversión de energía y sistemas de almacenamiento de energía como celdas de combustible y baterías. Los requisitos funcionales clave de la placa bipolar son las siguientes: alta conductividad eléctrica en la dirección del espesor para reducir la pérdida óhmica, altas propiedades mecánicas para soportar la presión de compactación alta e impactos externos y alta productividad para la producción masiva.
Comparado con el grafito y metales que fueron adoptados convencionalmente como materiales para la placa bipolar, composites de fibra de carbono/epoxi tienen una mayo....
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Protocolo
1. preparación de material
- preparación del material compuesto
Nota: PRECAUCIÓN, por favor consulte todas las hojas de datos de seguridad del material (MSDS) antes de su uso. Varios de los productos químicos usados en estos métodos pueden ser tóxicos y cancerígenos. Nanomateriales pueden tener peligros adicionales en comparación con sus contrapartes a granel. Utilice todas las prácticas de seguridad apropiadas cuando se realiza un experimento, incluyendo el uso de controles de ingeniería (campana, guantera) y equipo de protección personal (gafas, guantes, bata, pantalones largos, zapatos cerrados).
Nota: Dependiendo de la aplica....
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Resultados
Los especímenes fabricados se observan con microscopía electrónica (SEM) (figura 1). Porque la capa rica en resina que cubre la parte superior de las fibras es de sólo unos micrómetros de espesor, un óptico de la imagen microscópico observado en la parte superior de la muestra no es apropiado. Una imagen de SEM observada por la inclinación de la muestra en 5° proporciona una imagen más representativa. En comparación con los compuestos fabricados por moldeo po.......
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Discusión
El método de capa suave proporciona ventajas significativas en comparación con los métodos convencionales y con un menor costo de fabricación. Los tres tipos de materiales compuestos fabricados por el método de capa suave muestran características únicas en términos de las propiedades eléctricas, propiedades mecánicas, permeabilidad de gas y propiedades de adhesión.
Para la medición de las propiedades eléctricas, se utilizó un método de sondeo de cuatro puntos. ASR se midió 5 veces y el valor p.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada por el centro de investigación clima cambio de KAIST (grant no. N11160012), el líder extranjero Instituto contratación programa de investigación a través de la Fundación Nacional de investigación de Corea financiado por el Ministerio de ciencia, TIC y futuro planificación (grant no. 2011-0030065), el líder humano recursos programa de formación de Industria regional de Neo a través de la nacional investigación Fundación de Corea (NRF) financiado por el Ministerio de ciencia, TIC y planeación de futuro (no de la concesión. NRF-2016H1D5A1910603). Su ayuda es muy apreciada.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Preimpregnado unidireccional de carbono/epoxi | SK Chemicals | USN020 | Se utiliza para fabricar un compuesto de carbono unidireccional |
| Tejido de carbono de tejido liso/preimpregnado epoxi | SK Chemicals | WSN 1k | Se utiliza para fabricar tejidos |
| Tejido de carbono de tejido liso | SK Chemicals | C-112 | Se utiliza para fabricar tejidos |
| compuestos de carbono Fieltro de carbono no tejido | Newell | Fieltro de grafito 3 mm | Se utiliza para fabricar fieltro |
| Resina epoxi tipo película | SK Chemicals | K51 | Se utiliza como matriz del compuesto |
| Acetona 99.5% | Samchun | 67-64-1 | Se utiliza para limpiar la fibra de carbono y las capas blandas |
| Desmoldante | ShinEtsu | KF-96 | Se utiliza para recubrir el molde |
| Película de liberación | Airtech | A4000V | Utilizado como |
| Molde de compresión | blanda N/A | N/A | Mecanizado en laboratorio. Material: NAK80 |
| Prensa en caliente | Hydrotek 100 | N/A | Se utiliza para aplicar presión y calor |
| Microscopio electrónico de barrido | FEI Compnay | Magellan 400 | Se utiliza para investigar la superficie del compuesto |
Referencias
- 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).
- 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).
- Yu, H. N., Lim, J. W., Kim, M. K., Lee, D. G.
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Reimpresiones y permisos
