动态机车工况下质子交换膜燃料电池电堆衰退性能分析

为探究质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆在动态机车工况下的衰退性能,该文结合极化曲线、等效电路模型(ECM)方法和弛豫时间分布(DRT)方法对电池进行分析。针对5kW电堆,测量了机车工况下运行0h、110h、220h及330h后,第1、20和40片电池的极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)。建立PEMFC三阶等效电路模型,根据模型参数分析PEMFC内部变化。计算EIS相应的DRT,根据不同波峰解释PEMFC各极化过程的变化。结果表明:该电堆不同单片的主要损耗都发生在氧气还原反应过程和质量传输过程中,但动态工况下不同单片的衰退趋势不一致。电堆入口的电池1在110~220h期间衰退速率最快,电堆中间的电池20衰退速率随时间逐渐加快,电堆出口电池40在220~330h期间衰退速率最快。且由于电池40在0h未活化完全,导致其在0~110h期间出现性能提升。