نمد کربنی (Carbon Felt) و یا به عبارتی نمد گرافیتی (Graphite Felt) یک ماده نساجی غیر بافته ساخته شده از الیاف کربن است که معمولاً از پلی اکریلونیتریل (PAN)، ابریشم مصنوعی یا پیش سازهای دیگر به دست می آید. به دلیل پایداری حرارتی و شیمیایی عالی، هدایت الکتریکی بالا و چگالی کم، به طور گسترده در کاربردهای دما بالا، الکتروشیمیایی و انرژی استفاده می شود.
فرآیند تولید نمد کربنی
نمد کربن از طریق یک فرآیند چند مرحله ای تولید می شود:
- انتخاب الیاف و تشکیل تار: مواد پایه (اغلب PAN یا ابریشم مصنوعی) به صورت الیاف چرخانده می‌شود و سپس با استفاده از تکنیک‌های سوزن‌زنی یا کاردینگ در یک حصیر غیر بافته قرار می‌گیرد.
- تثبیت: تشک از نظر حرارتی در هوا در حدود 200 تا 300 درجه سانتیگراد برای تثبیت ساختار و آماده سازی آن برای کربن سازی استفاده می شود.
- کربنیزاسیون: تشک تثبیت شده تا دمای 1000 تا 1500 درجه سانتیگراد در یک اتمسفر بی اثر (معمولاً نیتروژن یا آرگون) گرم می شود و با حذف عناصر غیر کربنی آن را به نمد کربن تبدیل می کند.
- گرافیت سازی (اختیاری): برای برخی کاربردهای با کارایی بالا، نمد کربن ممکن است در دماهای بالاتر از 2500 درجه سانتیگراد برای افزایش کریستالی، هدایت الکتریکی و مقاومت حرارتی تحت گرافیتی شدن قرار گیرد.
ویژگی های اصلی
- مقاومت حرارتی: قادر به تحمل دماهای بالا، اغلب بیش از 3000 درجه سانتیگراد در محیط های بی اثر است.
- هدایت الکتریکی: رسانایی بالا آن را برای الکترودها در باتری ها و سلول های سوختی ایده آل می کند.
- پایداری شیمیایی: در برابر اکثر اسیدها و بازها مقاوم است و در شرایط اکسیداسیون و کاهش پایدار است.
- تخلخل و سطح: ساختار بسیار متخلخل باعث نفوذپذیری سیال و گاز خوب می شود.
- سبک و انعطاف‌پذیر: با وجود استحکام، نمد کربن سبک وزن است و می‌توان آن را شکل داد یا فشرده کرد تا متناسب با نیازهای خاص باشد.
کاربردهای نمد کربنی
ذخیره و تبدیل انرژی:
- باتری های جریان ردوکس (به عنوان مثال، ردوکس وانادیوم): به دلیل رسانایی و مساحت بالابه عنوان الکترود یا جمع کننده جریان در انواع طرح‌های باتری از جمله باتری‌های جریان ردوکس وانادیوم (VRB) استفاده می‌شوند.
- سلول های سوختی: به عنوان لایه یا الکترودهای انتشار گاز (GDL) عمل می کنند.
- ابرخازن ها: رسانایی بالا، خلوص بالا و مقاومت شیمیایی خوب نمد کربنی را گزینه ای ایده آل برای استفاده به عنوان الکترود در باتری، ابرخازن و یا بسترهای کاتالیستی معرفی می کند.
عایق در دمای بالا:
- معمولا در کوره های خلاء و اتمسفر بی اثر استفاده می شود.
- به عنوان یک عایق حرارتی در کاربردهای هوافضا و متالورژی عمل می کند.
فرآیند های شیمیایی:
- پشتیبانی کاتالیست در واکنش های شیمیایی
- فیلتراسیون و جداسازی در محیط های شیمیایی تهاجمی
مهندسی محیط زیست:
- در سیستم های تصفیه گاز و فیلترهای هوا به دلیل قابلیت جذب آن استفاده می شود.
الکتروشیمی:
- به عنوان الکترود در سلول ها و حسگرهای الکتروشیمیایی
نمد کربنی نرم و با انعطاف پذیری و تراکم پذیری خوب است. برش دادن آن به اندازه های مختلف با استفاده از ابزارهای مختلف برش کاتر یا قیچی آسان است.
علاوه بر این از نمد کربنی همانند پارچه کربنی و کربن پیپر می توان به عنوان بستر الکترودی در ابرخازن ها و همچنین ساخت لایه نفوذ هوا در باتری های روی-هوا استفاده کرد. استحکام مکانیکی و هدایت الکتریکی نمد کربنی از پارچه کربنی به مراتب بهتر است.
نمد کربنی با ضخامت های 2 میلی متر تا 20 میلی متر موجود می باشد و به دلیل هدایت الکتریکی بسیار مناسب (مقاومت الکتریکی کمتر از 0.2 اهم) برای ساخت الکترود در زمینه تولید و ذخیره انرژی الکتروشیمیایی گزینه ایده آلی است.
چرا ردوکس کالا؟
ردوکس کالا با تیم متخصص در زمینه نانومواد و انرژی بهترین محصولات مورد نیاز شما را تامین می کند.
ردوکس کالا صرفا فروشنده نیست و کالاهای مورد نیاز پژوهشگران را با دانش تخصصی تیم خود تامین می کند.
محصولات ردوکس کالا قبل از فروش به مشتری توسط کارشناسان تست می شود این به این معنی است که شما با خیال آسوده از عملکرد محصولات می توانید محصولات را تهیه کنید.
