কার্বন কাপড়, কাগজ এবং অনুভূত মধ্যে পার্থক্য কি?

দ্রুত উত্তর: আপনি কোন কার্বন উপাদান নির্বাচন করা উচিত?

কার্বন কাপড়, কার্বন কাগজ এবং কার্বন অনুভূত তিনটি স্বতন্ত্র ছিদ্রযুক্ত কার্বন পদার্থ যা জ্বালানী কোষ, ব্যাটারি এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। মূল পার্থক্যটি তাদের গঠন এবং নমনীয়তার মধ্যে রয়েছে: কার্বন কাপড় বোনা এবং অত্যন্ত নমনীয়; কার্বন কাগজ অনমনীয় এবং পাতলা; কার্বন অনুভূত একটি অ বোনা, পুরু, এবং নরম তন্তুযুক্ত মাদুর। উচ্চ-সারফেস-এরিয়া ইলেক্ট্রোড অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, ইলেক্ট্রোড অনুভূত এটির উচ্চতর পোরোসিটি এবং ইলেক্ট্রোলাইট শোষণ ক্ষমতার কারণে প্রায়ই পছন্দ করা হয়।

কার্বন কাপড় কি এবং কখন এটি ব্যবহার করা হয়?

কার্বন কাপড় কার্বন ফাইবার বান্ডিল বুনে একটি টেক্সটাইলের মত কাঠামো তৈরি করা হয়। এই বোনা প্যাটার্ন একটি উপাদান তৈরি করে যে হয় যান্ত্রিকভাবে শক্তিশালী কিন্তু অত্যন্ত নমনীয় , এটিকে এমন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে যেখানে সামঞ্জস্যতা গুরুত্বপূর্ণ।

মূল বৈশিষ্ট্য

• সাধারণ বেধ: 0.3 থেকে 0.5 মিমি
• ছিদ্র প্রায় 70%, মাঝারি গ্যাস এবং তরল পরিবহনের অনুমতি দেয়
• এর বোনা স্থাপত্যের কারণে উচ্চ প্রসার্য শক্তি
• ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, সাধারণত প্লেনে 50-200 S/cm

কার্বন কাপড় সাধারণত প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন (PEM) জ্বালানী কোষে গ্যাস ডিফিউশন লেয়ার (GDL) হিসাবে, সুপারক্যাপাসিটরগুলিতে ইলেক্ট্রোড হিসাবে এবং নমনীয় শক্তি স্টোরেজ ডিভাইসগুলিতে ব্যবহৃত হয়। এর বোনা কাঠামো ক্র্যাক ছাড়াই পরিচালনা করা সহজ করে তোলে।

কার্বন পেপার কি এবং এটি কোথায় এক্সেল করে?

কার্বন কাগজ একটি রজন বাইন্ডারের সাথে সংক্ষিপ্ত কার্বন ফাইবারগুলিকে একত্রে আবদ্ধ করে এবং তারপর শীটটিকে কার্বনাইজ করে তৈরি হয়। ফল হল ক পাতলা, অনমনীয়, এবং অপেক্ষাকৃত ভঙ্গুর উপাদান অভিন্ন বেধ এবং সামঞ্জস্যপূর্ণ বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য সহ।

মূল বৈশিষ্ট্য

• বেধ পরিসীমা: 0.1 থেকে 0.3 মিমি , তিনটির মধ্যে সবচেয়ে পাতলা
• উচ্চ ইন-প্লেন বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, কমপ্যাক্ট স্ট্যাক ডিজাইনের জন্য উপযুক্ত
• প্রায় 75-80% পোরোসিটি
• নমন চাপ অধীনে ক্র্যাকিং প্রবণ

কার্বন পেপার হল হাইড্রোজেন ফুয়েল সেলের GDL-এর জন্য আদর্শ পছন্দ যেখানে সুনির্দিষ্ট বেধ নিয়ন্ত্রণ এবং সমতল পৃষ্ঠের যোগাযোগ গুরুত্বপূর্ণ। যাইহোক, এর ভঙ্গুরতা এটিকে রোল-টু-রোল প্রক্রিয়াকরণ বা নমনীয় ডিভাইস অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অনুপযুক্ত করে তোলে।

কার্বন অনুভূত কি এবং কেন এটি অনন্য?

কার্বন অনুভূত কার্বনাইজিং polyacrylonitrile (PAN) বা রেয়ন-ভিত্তিক অনুভূত অগ্রদূত দ্বারা উত্পাদিত হয়. অ বোনা, এলোমেলোভাবে ভিত্তিক তন্তু একটি তৈরি করে অত্যন্ত ছিদ্রযুক্ত, পুরু এবং সংকোচনযোগ্য উপাদান কাপড় বা কাগজ থেকে ভিন্ন।

মূল বৈশিষ্ট্য

• বেধ: সাধারণত 3 থেকে 10 মিমি , কাপড় বা কাগজের চেয়ে অনেক মোটা
• পর্যন্ত porosity 90-95% , চমৎকার ইলেক্ট্রোলাইট শোষণ সক্রিয়
• নরম, সংকোচনযোগ্য, এবং কাটা বা আকৃতি সহজ
• কাপড় এবং কাগজের তুলনায় প্লেনে পরিবাহিতা কম, কিন্তু অনেক ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ব্যবহারের জন্য গ্রহণযোগ্য

কার্বন অনুভূত বিশেষত এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে মূল্যবান যেগুলির জন্য বড় ইলেক্ট্রোলাইট যোগাযোগ পৃষ্ঠের ক্ষেত্র এবং গভীর তরল অনুপ্রবেশের প্রয়োজন হয়, যেমন রেডক্স প্রবাহ ব্যাটারি এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সংশ্লেষণ চুল্লি।

ইলেক্ট্রোড অনুভূত: ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেমে কর্মক্ষমতা সুবিধা

যখন কার্বন অনুভূত হয় বিশেষভাবে ইঞ্জিনিয়ারড এবং একটি ইলেক্ট্রোড হিসাবে ব্যবহারের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়, তখন এটি সাধারণত ইলেক্ট্রোড অনুভূত হিসাবে উল্লেখ করা হয়। এই উপাদানটি বৈদ্যুতিক রাসায়নিক বিক্রিয়া দক্ষতাকে সর্বাধিক করার জন্য অনুভূত কার্বনের অন্তর্নিহিত ছিদ্র এবং ফাইবার পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে ব্যবহার করে।

কেন ইলেক্ট্রোড ফ্লো ব্যাটারিতে আউটপারফর্ম অনুভূত হয়

ভ্যানাডিয়াম রেডক্স ফ্লো ব্যাটারিতে (VRFBs), শক্তিশালী ইলেকট্রনিক যোগাযোগ বজায় রেখে ইলেক্ট্রোডকে অবিরাম ইলেক্ট্রোলাইট প্রবাহের অনুমতি দিতে হবে। ইলেক্ট্রোড এটির মাধ্যমে এটি অর্জন করে:

• উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা : সাধারণত 0.5 থেকে 2.5 m²/g, প্রচুর প্রতিক্রিয়া সাইট প্রদান করে
• সঙ্গে খোলা ছিদ্র গঠন ছিদ্রের আকার 50 থেকে 200 µm পর্যন্ত , কম প্রবাহ প্রতিরোধের সক্ষম
• পর্যন্ত তাপ স্থিতিশীলতা বাতাসে 400°C এবং জড় পরিবেশে 2000°C এর বেশি
• শক্তিশালী অ্যাসিড এবং ক্ষারগুলির রাসায়নিক প্রতিরোধ সাধারণত ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ব্যবহৃত হয়

সারফেস ট্রিটমেন্ট ইলেকট্রোড কর্মক্ষমতা বাড়ায়

কাঁচা কার্বন অনুভূত একটি তুলনামূলকভাবে হাইড্রোফোবিক পৃষ্ঠ আছে, যা ইলেক্ট্রোলাইট ভেজা সীমিত করতে পারে। ইলেক্ট্রোড অনুভূত উপর প্রয়োগ করা সাধারণ পৃষ্ঠ চিকিত্সা অন্তর্ভুক্ত:

1. অক্সিজেন-ধারণকারী কার্যকরী গোষ্ঠীগুলি প্রবর্তন করতে 400-500 ডিগ্রি সেলসিয়াসে তাপ জারণ
2. হাইড্রোফিলিসিটি উন্নত করতে নাইট্রিক বা সালফিউরিক অ্যাসিড দিয়ে অ্যাসিড চিকিত্সা
3. সক্রিয় পৃষ্ঠ এলাকা বৃদ্ধি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল অ্যাক্টিভেশন
4. নাইট্রোজেন বা ধাতু ডোপিং ইলেক্ট্রোক্যাটালাইটিক কার্যকলাপ বাড়াতে

তাপ চিকিত্সার পরে, কার্বন অনুভূত জলের যোগাযোগের কোণ উপর থেকে নেমে যেতে পারে 130° থেকে 10° এর নিচে , নাটকীয়ভাবে ইলেক্ট্রোলাইট অনুপ্রবেশ এবং সামগ্রিক ব্যাটারির দক্ষতা উন্নত করে।

ব্যবহারিক নির্বাচন নির্দেশিকা: কোন উপাদান আপনার আবেদন মাপসই?

সঠিক কার্বন উপাদান নির্বাচন করা আপনার অ্যাপ্লিকেশনের নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে। এখানে একটি ব্যবহারিক ব্রেকডাউন আছে:

FAQ

ইলেক্ট্রোড অনুভূত হিসাবে একই কার্বন অনুভূত হয়?

ঠিক না। কার্বন অনুভূত বেস উপাদান বোঝায়, যখন ইলেক্ট্রোড অনুভূত হয় কার্বন অনুভূত যা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইলেক্ট্রোড ব্যবহারের জন্য বিশেষভাবে প্রক্রিয়া করা হয়েছে বা পৃষ্ঠ-চিকিত্সা করা হয়েছে।

কার্বন কাপড় কি প্রবাহ ব্যাটারিতে কার্বন অনুভূত প্রতিস্থাপন করতে পারে?

কার্বন কাপড় কিছু ক্ষেত্রে কাজ করতে পারে, তবে এর নিম্ন ছিদ্রতা (~70% বনাম. 90-95%) এবং পাতলা প্রোফাইল সীমা ইলেক্ট্রোলাইট ধারণ করে, ইলেক্ট্রোড অনুভূতের তুলনায় দক্ষতা হ্রাস করে।

কেন কার্বন কাগজ ভঙ্গুর হয়?

কার্বন কাগজ ছোট ফাইবার একসাথে ধরে রাখতে একটি রজন বাইন্ডার ব্যবহার করে। একবার কার্বনাইজড হয়ে গেলে, এই বাইন্ডারটি শক্ত হয়ে যায় এবং সামান্য নমনীয়তা প্রদান করে, যার ফলে শীটটি নমনের নিচে ফাটল হওয়ার সম্ভাবনা তৈরি করে।

একটি ফ্লো ব্যাটারির জন্য ইলেক্ট্রোড কতটা পুরু হওয়া উচিত?

সাধারণ ইলেক্ট্রোড ভ্যানাডিয়াম প্রবাহ ব্যাটারির জন্য বেধ অনুভূত থেকে রেঞ্জ 3 থেকে 6 মিমি সংকোচনের আগে। সমাবেশ সংকোচনের পরে, এটি সাধারণত 20-30% হ্রাস পায়।

কার্বন কি ভালোভাবে বিদ্যুৎ সঞ্চালন অনুভব করে?

কার্বন অনুভূত হয় মাঝারি বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, সাধারণত 10-50 S/cm , যা কার্বন কাপড় বা কাগজের চেয়ে কম কিন্তু বেশিরভাগ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইলেক্ট্রোড অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যথেষ্ট৷