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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7
空冷电池内电流密度波动情况
正文中引用本图/表的段落
氢气脉排可以避免液态水在电池阳极积累,脉排过程中水、气波动大,空冷电池各个分区电流密度出现相应波动.图7为脉排间隔时间设置为30 s时脉排瞬间电池内电流密度波动情况.图中:t为时间;x、y表示双极板在2个方向的位置.由图可见,在氢气脉排瞬间,靠近氢气入口的区域(见图7(b))由于反应气气压下降,气体扩散变弱,电流密度瞬间向下阶跃;靠近氢气出口的区域(见图7(a))由于排除了流道内积水,性能回升,电流密度瞬间向上阶跃,这种现象与阳极流道中液态水积聚在氢气出口区域[11]有关.
本文的其它图/表
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