复合石墨双极板材料及性能的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的双极板起到传递电子、分配气体、电池内水管理、支撑膜电极组件等作用,也是保证燃料电池堆低成本的关键部件。本文对双极板材料(金属、石墨和复合材料)、作用、优势及挑战进行了分析,其中复合石墨双极板以其长寿命和耐腐蚀的特质,具备与其他双极板竞争的优势,近年来受到高度关注;对石墨形成导电网络的相关因素(涉及填料尺寸、形态,辅助填料桥接石墨颗粒)、聚合物的成分与固化条件以及成型工艺条件对性能的影响规律进行了讨论。未来,开发具有优异综合性能的复合石墨双极板,掌握并优化聚合物结构及反应路径对其性能的平衡作用,使现有配方及成型方法适应大规模生产,将大大增强质子交换膜燃料电池在更多领域的大规模应用。

质子交换膜燃料电池堆封装技术概述

良好的封装是保障燃料电池堆可靠运行的重要因素之一。通过调研燃料电池堆的封装技术要求、封装实现方式,总结封装技术的研究手段,对完善电池堆封装设计及验证体系具有重要的指导意义。

燃料电池堆力学结构研究与端板设计优化

针对燃料电池堆端板装配过程中易发生变形的现象,以ANSYS软件为工具建立了电堆的三维有限元模型,研究了端板在采用不同材料、结构和功能设计时的变形分布和应力分布。结果表明,通过选择合适的端板材料、优化端部结构、控制预紧力分配以及整合端部功能,可以有效地减小电堆的装配变形,改善密封效果以及提高比功率密度等性能指标。通过实测电堆的节电压分布验证了端板设计的合理性。

基于电池堆参数变化的燃料电池系统冷却水泵故障判据分析

冷却水泵故障是影响燃料电池系统稳定运行的重要风险之一。本文通过燃料电池测试平台模拟系统冷却水泵故障时电池堆流体温度、性能的运行变化规律,研究了温差及性能判据对于判别循环水泵故障的显著性,并对电池堆失效原因进行了探讨。结果表明,冷却水泵故障条件下电池堆失效主要是由于热量累计、膜电极湿度太低脱水电阻增大导致,燃料电池系统设置空气出口温度传感器,通过空气出堆温度同冷却剂进/出堆温度的差值精确的判别冷却水泵故障。