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基于反应状态原位测试的空冷型燃料电池运行参数分析
上海交通大学学报
2024, 58 (3):
253-262.
DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.318
空冷型质子交换膜燃料电池内部反应状态是影响电池输出性能和稳定性的关键因素.通过研制空冷燃料电池反应状态的原位测试装置,实现电池温度和电流密度的实时测量,揭示氢气出口脉排间隔、氢气入口气压和阴极风速对电池性能的影响机制.研究表明:空冷电池中温度和电流密度分布不均,平均电流密度为500 mA/cm2时,电池内温度极差达到20 ℃,电流密度极差达到400 mA/cm2.氢气出口脉排间隔越短、入口气压越大,氢气出口区域性能越好,分布均匀性越好,电流密度波动也越小,输出稳定性提高.如果阴极风速过低,电池局部温度高,温度分布均匀性降低;风速过高则导致生成水被吹走,质子膜含水量下降,电流密度分布均匀性变差.  View image in article
图6
500 mA/cm2负载时不同脉排间隔下电流密度分布
正文中引用本图/表的段落
图6为不同脉排间隔下电流密度分布测试结果.对于空冷电池来说,随着阴极电化学反应的进行,在催化层会生成大量水,导致阴阳极两侧出现水浓度差.其中一部分水通过反渗透进入阳极流道中;当氢气出口保持常开时,阳极流道中的液态水被随时吹出,但氢气利用率很低,随着间隔时间增加,出口区域电流密度减小,入口区域密度增大,当间隔时间增加到60 s(见图6(c))时,空冷电池阳极出口位置堵水严重,性能急剧恶化,电流密度分布均匀性变差.
本文的其它图/表
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