循环压缩对PEM电解池性能的影响

针对质子交换膜电解池(proton exchange membrane electrolysis cell, PEMEC)组件在使用过程中可能会发生损坏,需要重复装配和拆卸电解池进行更换或维修操作等问题,研究了循环加载压力对PEM电解池性能的影响,对循环试验前后的多孔扩散层(porous transport layer, PTL)表面形貌进行了SEM(scanning electron microscope)电镜表征.结果表明:循环压缩后,PTL的结构发生不可逆的变化,从而影响电解池的性能;在高电流密度区间,电解池性能受循环压缩影响幅度呈现缓慢下降趋势;在较高夹紧压力下,循环压缩次数的增加对电解池性能影响逐渐减弱,适当提高装配压力可以减小重复装配对电解池性能的不利影响.

质子交换膜电解池内氧气泡输运过程特性

研究了质子交换膜电解池(proton exchange membrane electrolysis cell,PEMEC)阳极流场内的氧气泡运动特性,采用VOF(volume of fluid)方法分析了多孔输运层(porous transport layer,PTL)表面接触角、液态水流速、氧气产生速率及PTL孔径对氧气泡在流道中运动特性的影响.结果表明:PTL处理为亲水性有利于气泡脱离,降低表面气体覆盖率,促进液态水到达催化层;高的液态水流速会减小气泡脱离时间及脱离体积,降低PTL表面气体覆盖率及容积含气率,促进气泡从流道中排出;气体生成速率增大会提高流道容积含气率和PTL表面气体覆盖率,不利于电解池的运行;随PTL孔径增大,气泡脱离体积增大,脱离时间先减小后增加.

PEM水电解池装配接触压力试验

由于质子交换膜水电解池(proton exchange membrane water electrolyzer,PEMWE)核心组件膜电极(membrane electrode assembly,MEA)上的压力分布对电解池性能有较大的影响,因此,对水电解池不同装配方案对膜电极上压力分布的影响进行了研究.首先,采用压敏纸替换电解池核心组件膜电极;然后,采用不同装配方案组装质子交换膜水电解池,通过试验观察与图像处理技术分析压敏纸上压力分布情况,获得不同装配方案对膜电极上压力分布的影响.结果表明:随着电解池装夹压力的增加,膜电极上压力值逐渐变大,且分布更均匀,但压力过大会导致阴极扩散层碳纸损坏;方案5是最佳的装配方案,既保证了密封效果,又保证了膜电极压力分布.