过冷水对质子交换膜燃料电池零下启动能力与特性的影响

为了寻找有效的质子交换膜燃料电池(PEMFC)零下启动策略以及探究利用过冷水移动提升零下启动能力的可行性,对PEMFC内过冷水的移动和结冰特征进行了研究。对其零下启动储水容量、零下启动能力进行了估算,实验测量了启动过程累计产水量。结果表明:在–10℃及–20℃启动时,过冷水移动可扩展PEMFC零下启动储水空间、提升零下启动能力;降低零下启动电流密度、提高启动温度、减小单池活性面积均可延缓过冷水结冰的发生、延长单池存活时间。但过冷水的存在会导致零下启动随机特征的出现,影响过冷水利用的稳定性。

用交互氢泵法的聚合物电解质燃料电池堆-30℃启动

为了在温带、寒带地区推广燃料电池汽车,研究了含20片单体电池、活性面积为285 cm2的石墨基双极板聚合物电解质燃料电池短堆的零下启动。开发了基于实车的使用交互氢泵的电源系统;对短堆阳极和阴极同时供应氢气;用低温环境舱来构建-30℃环境;以起始膜—水(分子数)含量、交互电幅值及频率等作为3个控制参数,实现燃料电池短堆-30℃启动;测试了短堆零下启动前后的极化曲线。结果表明:燃料电池短堆-30℃启动后,中心位置的单体电池可在80 s内温升至0℃;在其余位置,可在200 s内温升至0℃;零下启动前后的极化性能基本无衰减。

质子交换膜燃料电池零下冷启动研究进展

在零下启动过程中,质子交换膜燃料电池阴极氧气还原反应生成的水会在催化剂层内部结冰,因而阻碍氧气传输,覆盖催化剂层反应活性位点,降低电化学活性面积,影响燃料电池发电性能,甚至会导致零下启动失败;同时,结冰/融化循环还会破坏膜电极结构,影响燃料电池寿命。因此,质子交换膜燃料电池零下启动技术的研究对促进燃料电池汽车的推广应用有重要意义。本文针对质子交换膜燃料电池的零下启动过程,从实验研究、机理解释、模型分析及策略开发等角度对文献进行了综述分析,并对涉及质子交换膜燃料电池零下启动过程的专利技术进行了总结。

交错布置蜿蜒流道的PEMFC冷启动特性

质子交换膜燃料电池(PEMFC)在零下温度下的冷启动是影响其市场化的重要障碍。流场构型在一定程度上决定了反应物/生成物的输运,影响着PEMFC的冷启动性能。本研究利用PEMFC冷启动模型,分析了交错布置蜿蜒流道流场(ZFFCA)、蜿蜒流道平行流场(ZPFF)和直通道平行流场(SPFF)的冷启动特性。研究发现,ZFFCA能更好地分布PEMFC内的反应物/生成物、电流密度、热和冰,交错布置的形式更进一步强化了PEMFC的传热传质,有利于冷启动成功;但使用ZFFCA在冷启动过程中PEMFC温度爬升速率较低,不利于快速冷启动。