পটভূমি
প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন জ্বালানী কোষে, কঠোর অভ্যন্তরীণ অবস্থার কারণে, ধাতব বাইপোলার প্লেটগুলি ক্ষয় করতে এবং তাদের কার্যকারিতাকে খারাপ করতে সোজা। অতএব, কর্মক্ষমতা এবং স্থায়িত্বের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে তাদের পৃষ্ঠে কার্যকরী আবরণ প্রস্তুত করা প্রয়োজন। আবরণ সাধারণত ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, চমৎকার জারা প্রতিরোধের, নির্দিষ্ট হাইড্রোফিলিসিটি এবং হাইড্রোফোবিসিটি, ভাল বন্ধনের শক্তি এবং কম খরচের প্রয়োজন হয়। মেটাল বাইপোলার প্লেট ফুয়েল সেল ডেভেলপমেন্ট এবং ছোট আকারের বাজার প্রয়োগের পর্যায়ে, ধাতু বাইপোলার প্লেটগুলির পৃষ্ঠের পরিবর্তনে নোবেল মেটাল আবরণগুলি তাদের কম প্রস্তুতির অসুবিধা, স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা এবং জ্বালানী কোষের অপারেটিং অবস্থার উচ্চ সহনশীলতার কারণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, জ্বালানী কোষ শিল্প ধীরে ধীরে শিল্পায়ন এবং বাজারীকরণের দিকে অগ্রসর হওয়ার সাথে সাথে মূল্যবান ধাতু আবরণের উচ্চ মূল্য ধীরে ধীরে আবির্ভূত হয়েছে। অতএব, অনেক গবেষক অন্যান্য বস্তুগত সিস্টেমগুলি অন্বেষণ এবং চেষ্টা করতে শুরু করেছেন। তাদের মধ্যে, কার্বন-ভিত্তিক আবরণ হল এমন একটি উপকরণ যা ধাতব বাইপোলার প্লেটের পৃষ্ঠের পরিবর্তনের জন্য মূল্যবান ধাতব আবরণ প্রতিস্থাপন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
কার্বন লেপা গঠন
কার্বনের বিভিন্ন মাত্রা সহ অনেক অ্যালোট্রপ রয়েছে, যেমন ফুলেরিন, কার্বন ন্যানোটিউব, কার্বন ন্যানোফাইবার, গ্রাফিন শীট, হীরা ইত্যাদি। কার্বনের চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের তিনটি ইলেক্ট্রন হাইব্রিড অরবিটাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে: sp, sp2 এবং sp3, তাই প্রতিটিরই ভিন্নতা রয়েছে। বৈশিষ্ট্য সাধারণত, গ্রাফাইট sp2 হাইব্রিডাইজড কার্বন দিয়ে গঠিত। এর বাইরেরতম স্তরটিতে একটি σ বন্ধন তৈরি করতে ত্রিভুজাকার sp2 কক্ষপথে তিনটি ইলেকট্রন রয়েছে এবং Pπ কক্ষপথের চতুর্থ ইলেকট্রনটি σ সমতলে লম্বভাবে একটি π বন্ধন তৈরি করে। অতএব, গ্রাফাইটের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য রয়েছে। অ্যানিসোট্রপিক ল্যামেলার গঠন। এই কাঠামোটি এটিকে চমৎকার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা দেয়, তবে এর ফলে কম যান্ত্রিক শক্তিও হয়; হীরার একটি sp3 হাইব্রিড গঠন রয়েছে এবং কার্বন পরমাণুর চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন টেট্রাহেড্রন-ভিত্তিক sp3 অরবিটালে বরাদ্দ করা হয়, যা সংলগ্ন পরমাণুর সাথে একটি গঠন তৈরি করে। শক্তিশালী σ বন্ড, যা এটিকে উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা, রাসায়নিক জড়তা এবং সুপার কঠোরতা দেয়। গ্রাফাইট এবং হীরার মধ্যে, sp2 এবং sp3 হাইব্রিড কাঠামোর সমন্বয়ে গঠিত একটি পদার্থ রয়েছে - নিরাকার কার্বন (aC)।
AC, যা প্রধানত sp3 সংকরকরণের আকারে বিদ্যমান, এর বৈশিষ্ট্য হীরার মতো, তাই একে হীরা-সদৃশ নিরাকার কার্বন [1] বলা হয়। বিপুল সংখ্যক sp2 হাইব্রিড কাঠামোর সমন্বয়ে গঠিত aC কে গ্রাফাইট-সদৃশ নিরাকার কার্বন বলা হয়। এসি বিভিন্ন প্রক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত করা যেতে পারে, এবং এসি প্রস্তুত করাও বৈচিত্র্যময়। বছরের পর বছর ধরে, অনেক গবেষক এসির প্রস্তুতি এবং কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজেশানের উপর ব্যাপক এবং গভীর গবেষণা পরিচালনা করেছেন, যা যন্ত্রপাতি, সেমিকন্ডাক্টর, চিকিৎসা ডিভাইস এবং অন্যান্য প্রয়োগ ক্ষেত্রে এই উপাদানটির দ্রুত বিকাশ এবং সাফল্যকে উন্নীত করেছে।
ধাতব বাইপোলার প্লেট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, পৃষ্ঠের আবরণে কেবল যোগাযোগ প্রতিরোধের কমাতে ভাল পরিবাহিতা থাকা উচিত নয়, তবে কঠোর জ্বালানী কোষের পরিবেশে ধাতব আয়নগুলির বৃষ্টিপাতকে বাধা দেওয়ার জন্য ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল জারা প্রতিরোধেরও থাকতে হবে। অতএব, এসির অনন্য ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি ধাতব বাইপোলার প্লেট আবরণগুলির প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তার সাথে খুব সামঞ্জস্যপূর্ণ। এসির মাইক্রোস্ট্রাকচারাল কম্পোজিশন বিভিন্ন প্রস্তুতির প্রক্রিয়া এবং পরামিতি অবস্থার মাধ্যমে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে, যার ফলে ধাতব বাইপোলার প্লেটের প্রযুক্তিগত প্রয়োজনীয়তা মেটাতে এর কঠোরতা, রাসায়নিক জড়তা, পরিবাহিতা এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন করা হয়।
প্রস্তুতি
ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশের জন্য ধন্যবাদ, এখন এসির জন্য বিভিন্ন প্রস্তুতির পদ্ধতি রয়েছে। বিভিন্ন প্রস্তুতির পদ্ধতি একত্রিত করা হয়েছে এবং একে অপরের কাছ থেকে শিখেছে বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের সাথে প্রযুক্তিগত শাখা তৈরি করতে। সবচেয়ে সাধারণ এবং সাধারণ নিম্নরূপ:
ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং হল একটি পিভিডি আবরণ পদ্ধতি যা স্পাটারিং ইল্ড বাড়ানোর জন্য স্পাটারিং গ্যাসের আয়নাইজেশন হার বাড়ানোর জন্য একটি চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করে। এটি অনেক অপ্টিমাইজেশানের মধ্য দিয়ে গেছে এবং ভারসাম্যহীন, ভারসাম্যহীন, এসি, পালস, ইত্যাদির একটি সিরিজ উদ্ভূত করেছে। প্রযুক্তিগত শাখা, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে এটি ধাতব বাইপোলার প্লেট আবরণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। এই পদ্ধতিতে তৈরি ফিল্ম স্তরে সাধারণত ভাল ঘনত্ব এবং সমতলতা থাকে এবং আবরণ প্রক্রিয়া চলাকালীন সাবস্ট্রেটকে তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায় রাখতে পারে, যা শুধুমাত্র উত্পাদন দক্ষতা উন্নত করে না, তবে ফিল্মের উপর সাবস্ট্রেট দ্বারা উত্পন্ন তাপের প্রভাবও হ্রাস করে। স্তর প্রতিষ্ঠানের উপর বিরূপ প্রভাব।
প্লাজমা-বর্ধিত রাসায়নিক বাষ্প জমা (PECVD) হল একটি বাষ্প জমার প্রযুক্তি যা CVD সিস্টেমে নিম্ন-তাপমাত্রার প্লাজমা প্রবর্তন করে। কারণ প্লাজমার উপস্থিতি প্রতিক্রিয়াশীল পদার্থের রাসায়নিক কার্যকলাপকে বাড়িয়ে তোলে, যার ফলে ফিল্ম তৈরির তাপমাত্রা হ্রাস পায় এবং প্রতিক্রিয়া হার বৃদ্ধি পায়। চে এট আল। একটি হাইড্রোজেন-ধারণকারী নিরাকার কার্বন ফিল্ম প্রস্তুত করেছে যা PECVD এর মাধ্যমে বাইপোলার প্লেটে প্রয়োগ করা যেতে পারে। কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার সময়, উচ্চ প্রস্তুতির দক্ষতা নিশ্চিত করার সময় জমার হার প্রায় 40 nm/মিনিট হতে পারে।
আয়ন প্লেটিং প্রধানত দুটি বিভাগে বিভক্ত: বাষ্পীভবন আয়ন প্রলেপ এবং স্পুটারিং আয়ন প্রলেপ। এটি এমন একটি প্রযুক্তি যা আবরণ সামগ্রীকে আয়নিত করে এবং সেগুলিকে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে জমা করে। উচ্চ-শক্তি আয়নগুলির বোমাবর্ষণ শুধুমাত্র ফিল্ম/সাবস্ট্রেট ইন্টারফেসে একটি ছদ্ম-প্রসারণ স্তর তৈরি করতে পারে না, বন্ধন শক্তির উন্নতি করতে পারে, তবে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে উচ্চ-ঘনত্বের ত্রুটিও তৈরি করে, নিউক্লিয়েশন ঘনত্বকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে এবং ফিল্ম গঠনের গতি।
বাইপোলার প্লেট কার্বন আবরণ প্রযুক্তি
AC ইতিমধ্যে ধাতব বাইপোলার প্লেট আবরণ প্রয়োগে তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক গবেষণা অগ্রগতি করেছে। ইউ এট আল। পালস বায়াস আয়ন কলাইয়ের মাধ্যমে 316L স্টেইনলেস স্টিলের উপর এসি প্রস্তুত করা হয়েছে। প্রচুর সংখ্যক sp2 ক্লাস্টারের অস্তিত্বের কারণে, ইলেক্ট্রন মাইগ্রেশন পাথ প্রদান করা হয়, যা ম্যাট্রিক্সের যোগাযোগের প্রতিরোধকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। যাইহোক, ফিল্মে অভ্যন্তরীণ চাপ জমা হওয়ার কারণে এবং প্রস্তুতির প্রক্রিয়া চলাকালীন তাপীয় চাপের প্রভাবের কারণে, ধাতব বাইপোলার প্লেটের পৃষ্ঠে তৈরি এসি ঝিল্লিগুলি ফাটল এবং পড়ে যাওয়ার প্রবণতা তৈরি করে, উচ্চ স্থায়িত্বের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা কঠিন করে তোলে। ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনে। অতএব, অনেক লোক ঝিল্লির মধ্যে চাপ কমাতে এবং ঝিল্লি বেসের বন্ধন শক্তি উন্নত করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ গবেষণা করেছেন।
বন্ধন শক্তি উন্নত করতে একটি ধাতব রূপান্তর স্তর প্রস্তুত করা এবং ধাতব পরমাণুগুলিকে ডোপিং করা আরও সুস্পষ্ট উপায়গুলির মধ্যে একটি। ধাতব পরমাণুর প্রবর্তন ফিল্মের মধ্যে চাপ, কঠোরতা এবং ইয়াং এর মডুলাস কমিয়ে দেবে। কিছু গবেষক কার্বন ফিল্ম প্রস্তুত করার আগে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে একটি ডাব্লু ট্রানজিশন স্তর প্রস্তুত করেছিলেন এবং বিশুদ্ধ কার্বন ফিল্ম নমুনার সাথে ডাব্লু স্তর ধারণকারী কার্বন ফিল্মের তুলনা করেছিলেন। ফলাফলগুলি দেখায় যে ডাব্লু ট্রানজিশন লেয়ার সহ কার্বন ফিল্মের নমুনা আরও ভাল বন্ধন শক্তি রয়েছে
এসি ফিল্মের ন্যানো-স্ক্র্যাচ পরীক্ষার ফলাফল
এসি-র বিশেষ মাইক্রোস্ট্রাকচারের কারণে, শুধুমাত্র sp2 এবং sp3 বন্ডগুলি কার্বন ফিল্ম সিস্টেমে সহাবস্থান করতে পারে না, তবে অন্যান্য উপাদানের পরমাণুগুলিকে ডোপ করার অনুমতি দেয়। বিশেষ করে, ধাতব পরমাণুর বিভিন্ন প্রকার এবং ঘনত্ব ডোপিং কার্বন ফিল্মের বিভিন্ন হাইব্রিড বন্ডের বিষয়বস্তু নিয়ন্ত্রণে উল্লেখযোগ্যভাবে সাহায্য করবে। ডোপড ধাতুগুলি কার্বাইড, ধাতব ক্লাস্টার এবং ধাতব অক্সাইড আকারে বিদ্যমান থাকতে পারে। অস্তিত্বের বিভিন্ন রূপ এটি কার্বন ফিল্মকে বিভিন্ন পারফরম্যান্সও দেয়। উদাহরণস্বরূপ, লি এট আল। 316L স্টেইনলেস স্টীল সাবস্ট্রেটে বিভিন্ন টি-ডোপড পরিমাণে এসি ফিল্ম প্রস্তুত করতে DC ব্যালেন্সড ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়েছে। টিআই ডোপিং এসি ফিল্মের গঠনকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে, বড় আকারের কলামার স্ফটিকের বৃদ্ধি এড়ায় এবং ফিল্ম স্তরের ঘনত্ব বাড়ায়। Ti পরমাণুর প্রবর্তন এসি ফিল্মের sp2 হাইব্রিডাইজেশনকে উৎসাহিত করে, এবং Ti ডোপিংয়ের পরিমাণ বাড়ানো কার্বাইডের গঠনকে উৎসাহিত করবে, যা ফিল্মের পরিবাহী বৈশিষ্ট্যকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করবে।
টি ডোপিংয়ের পরে এসি ফিল্মের ক্রস সেকশন
সাধারণত, এসি ফিল্মে ডোপড ধাতুর উপস্থিতি ভিন্ন হয়, প্রধানত ধাতব ডোপিংয়ের পরিমাণের প্রভাবের কারণে। Zhang 316L পৃষ্ঠে বিভিন্ন Ag এবং Cr ডোপিং পরিমাণ সহ aC ফিল্ম প্রস্তুত করতে ক্লোজড-ফিল্ড নন-ইকুইলিব্রিয়াম ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং প্রযুক্তি ব্যবহার করেছেন। যেহেতু সফট মেটাল ফেজ Ag-এর উপস্থিতি জমা পরমাণুর প্রসারণের মাত্রা বাড়ায়, Ag incorporation concentration বৃদ্ধির সাথে সাথে কার্বন ফিল্মের পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা বন্টন ধীরে ধীরে অভিন্ন হয়ে ওঠে এবং Ag ধীরে ধীরে ক্লাস্টার একত্রিতকরণের আকারে বৃদ্ধি পায়। যখন Cr ডোপ করা হয় এবং একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বে পৌঁছায়, তখন Cr কার্বাইড ন্যানোক্রিস্টালগুলি ফিল্মে অবক্ষয় ঘটবে, যার ফলে ফিল্মের ঘনত্ব প্রচারের প্রভাব অর্জনের জন্য কাছাকাছি এলাকায় আকার সঙ্কুচিত হবে। শুধু তাই নয়, Ag এবং Cr-এর সহ-ডোপিং রমন-এর আইডি/আইজিকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে, যা ফিল্মে শুধু sp2 অনুপাতই বাড়ায় না, বরং sp2 বন্ড কনফিগারেশনকে আরও কমপ্যাক্ট করে তোলে।
বিভিন্ন Ag এবং Cr ডোপিং ঘনত্বের অধীনে এসি ফিল্মের রূপবিদ্যা
যাইহোক, এর অর্থ এই নয় যে ডোপিং উপাদানগুলির ঘনত্ব যত বেশি হবে, চলচ্চিত্রের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা তত ভাল হবে। যদিও উচ্চ-ঘনত্ব এজি ডোপিং ফিল্ম স্তরে ইলেকট্রন ট্রান্সমিশন পাথকে বাড়িয়ে তুলবে, এমবেড করা বড় আকারের Ag ক্লাস্টারগুলি একটি অগ্রাধিকারমূলক জারা অঞ্চলে পরিণত হবে, যা ইলেক্ট্রোলাইটকে ফিল্ম স্তরে ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য একটি পথ প্রদান করবে। এবং Ag ন্যানোক্লাস্টারের দ্রবীভূত হওয়ার কারণে এবং Cr অক্সাইডের জেনারেশনের কারণে, potentiostatic পোলারাইজেশনের পরে ICR বৃদ্ধি পাবে।
জারা প্রতিরোধের পরীক্ষার পরে ICR পরিবর্তিত হয়
সারসংক্ষেপ
নিরাকার কার্বন আবরণের কাঠামো সামঞ্জস্য করে ধাতব বাইপোলার প্লেটের কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য অনেকগুলি প্রক্রিয়া রয়েছে এবং প্রত্যেকেই তাদের একাধিক দিকে বিকাশ এবং চেষ্টা করার জন্য কঠোর পরিশ্রম করছে। যাইহোক, খরচ কমানোর সময় বাইপোলার প্লেটের জীবনকে কীভাবে উন্নত করা যায় তা সর্বদাই বৃহৎ আকারের বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য মূল সমস্যা। এহিসেন উপরোক্ত দিকগুলিতেও প্রচুর গবেষণা এবং যাচাই করেছেন, এবং একটি সম্পূর্ণ বাইপোলার প্লেট মূল্যায়ন ব্যবস্থা রয়েছে। সরবরাহকারীদের সাথে গভীর যোগাযোগ এবং সহযোগিতার মাধ্যমে, এহিসেন উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন ধাতব বাইপোলার প্লেট উপাদানগুলি বিকাশ করে। বর্তমানে, Ehisen দ্বারা প্রয়োগ করা সর্বশেষ কার্বন-কোটেড ধাতব বাইপোলার প্লেটগুলি ব্যাপক কর্মক্ষমতা পরীক্ষা এবং কঠোর অনলাইন স্থায়িত্ব পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হয়েছে এবং 20,000 ঘণ্টারও বেশি স্ট্যাকের অপারেটিং লাইফকে সমর্থন করার জন্য যথেষ্ট। কার্বন-প্রলিপ্ত ধাতব বাইপোলার প্লেটের একটি নতুন প্রজন্মের প্রয়োগ শুধুমাত্র মূল ভিত্তিতে স্ট্যাকের কার্যকারিতা উন্নত করে না, তবে স্ট্যাকের খরচও কমিয়ে দেয়।
এহিসেনে সম্পর্কিত পণ্য
পণ্য সম্পর্কে আরও জানতে পণ্যের নামের উপর ক্লিক করুন!