HT-PEM燃料电池组合流场的性能模拟

为了研究流场结构对HT-PEM燃料电池性能的影响,运用多物理场直接耦合分析软件(COMSOL Multiphysics),对由两种流道组合而成的4种流场(两种单一流场与两种混合流场)的HT-PEM燃料电池进行了数值模拟。在相同的操作条件下,得到了4种组合流场的极化曲线、阴极氧气浓度变化及阴极流道中心压力变化情况。对模拟结果进行分析和比较得出:阴极氧气浓度和阴极流道中心压力均沿着气体流动方向逐渐降低,其变化主要发生在流道的拐角处及渐变处;综合考虑输出电流密度、气体传质及气体在电极各处分配的均匀性等因素,蛇形渐变流场的整体性能最好,阳极普通蛇形流场/阴极蛇形渐变流场组成的混合流场其次,普通蛇形流场再次,阳极蛇形渐变流场/阴极普通蛇形流场组成的混合流场最差。模拟结果对HT-PEM燃料电池结构的优化和设计具有重要的指导意义。

HT-PEM燃料电池性能实验分析

目的研究电池温度、氢气流量和空气流量对高温质子交换膜燃料电池的性能影响.方法通过电化学工作站测试了HT-PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗,利用等效电路法分解得到HT-PEM燃料电池中的欧姆阻抗和法拉第阻抗,分析电池温度、氢气流量和空气流量对燃料电池的伏安特性、欧姆阻抗和法拉第阻抗的影响.结果电池温度、氢气流量和空气流量对高温质子交换膜燃料电池性能有一定影响,温度升高和增大气体流量能够一定程度地提高高温质子交换膜燃料电池的性能.HT-PEM燃料电池的性能不会随着气体流量的增加而一直增加.结论升高温度降低了燃料电池的欧姆阻抗和法拉第阻抗;氢气流量变化和空气流量变化对欧姆阻抗和法拉第阻抗没有明显影响.

酸化剂中H_2SO_4含量对PBI燃料电池性能的影响

目的探究高温酸化时在酸化剂中加入不同含量的H2SO4对PBI膜和高温燃料电池电极的影响.方法质子交换膜是高温质子交换膜(HT-PEM)燃料电池的核心部件,对燃料电池的性能起到主导作用.笔者制备了酸化剂中掺杂不同量H2SO4的PBI膜,测试了高温PBI燃料电池的I-V特性和交流阻抗特性,对比了PBI膜表面SEM照片的差异,分析了高温PBI膜掺杂硫酸的含量和电池温度对高温燃料电池性能的影响.结果研究发现:高温PEM燃料电池的PBI膜在高温酸化时及高温燃料电池运行时,H2SO4的强氧化性起主导作用,破坏了PBI膜的内部结构,阻碍了质子的传递,对PBI膜和燃料电池电极均有损伤.结论酸化剂中掺杂强电解质强氧化性的H2SO4不利于高温PBI膜燃料电池性能的提高,虽然常温下经H2SO4处理后的PBI膜的电导率能够显著提高,但高温运行的PBI膜燃料电池的性能有明显下降.H2SO4的加入对PBI膜的电导率没有明显的提升,反而对高温燃料电池的性能有所抑制.掺杂强电解质H2SO4对提升电池性能是不合适的.

用于高温质子交换膜燃料电池研究的实验平台(英文)

实验是研究高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)的最直接、有效的手段之一。该文基于LabView软件,研发了一个用于高温PEM燃料电池研究的实验平台,用于采集温度、压强、质量流量,以及气体化学计量数等有价值的数据。该平台设置了质量流量、时间、步长等参数的控制策略,这些策略对于高温PEM燃料电池的车用化是必要的。应用该平台,测量了高温PEM单片燃料电池及1kW燃料电池堆的极化曲线和电压损失,完成了不同的流量控制策略下的对比实验,以便改善高温质子交换膜燃料电池在稳态和动态过程中的性能。这些研究结果有助于进一步研究高温质子交换膜燃料电池。