采用試驗方法,通過向質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的電極（陽極和陰極）注入2種濃度（200和500 mg/L）的Ca²⁺溶液,研究Ca²⁺對PEMFC電化學(xué)性能的影響;通過掃描電鏡（SEM）,能量散射譜儀（EDS）和電子探針（EPMA）對經(jīng)Ca²⁺污染20 h后的電池性能的衰減機理進行研究。實驗結(jié)果表明,經(jīng)200和500 mg/L Ca²⁺污染PEMFC陽極20 h后,電池的電化學(xué)性能衰減明顯,隨著Ca²⁺濃度的增加,電池電化學(xué)性能衰減程度增大;SEM和EDS實驗結(jié)果表明,經(jīng)500 mg/L Ca²⁺污染PEMFC陽極20 h后,陰、陽兩極的氣體擴散層分別與陰、陽兩極的催化層剝離,在質(zhì)子交換膜、陽極催化層、陽極氣體擴散層以及陰極氣體擴散層均發(fā)現(xiàn)Ca元素,在質(zhì)子交換膜上Ca元素含量高于其他部件上;EPMA實驗結(jié)果表明,Ca²⁺污染PEMFC陽極后,Ca元素主要存在于質(zhì)子交換膜上;研究結(jié)果表明,PEMFC電化學(xué)性能衰減的機理主要是由于C... 

【文章來源】：太陽能學(xué)報. 2020,41(07)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

實驗系統(tǒng)示意圖

圖2為經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染PEMFC陽極20 h后燃料電池的極化曲線試驗結(jié)果。由圖2可看出，Ca2+的注入對PEMFC的電化學(xué)性能有重要影響，且隨著Ca2+濃度的增加，電池的電化學(xué)性能衰減明顯。當電流密度大于150 mA/cm2時，電池的電壓與未污染前相比，急劇衰減。當電流密度為300 mA/cm2時，經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染20 h后的電池電壓分別為0.60和0.25 V，與污染前（0.73 V）相比，分別降低了17.8%和65.8%。圖2試驗結(jié)果表明，Ca2+污染PEMFC陽極對電池的電化學(xué)性能存在明顯影響，且隨Ca2+濃度的增加，電池的電化學(xué)性能不斷衰減，這與李朋等[9]的研究結(jié)果一致。圖3為經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染PEMFC陽極20 h后的燃料電池的功率密度曲線試驗結(jié)果。由圖3可看出，經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染PEMFC陽極20 h后，PEMFC的功率密度減小，且隨著Ca2+濃度的增加，電池的電化學(xué)性能不斷衰退。當電池未被污染時，其最大功率密度為0.42 W/cm2，經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染電池陽極20 h后，電池最大功率密度分別為0.19和0.12 W/cm2，是未污染時最大功率密度的45.2%和28.6%。試驗結(jié)果表明，Ca2+污染PEMFC陽極對電池的電化學(xué)性能存在明顯影響，且隨Ca2+濃度的增加，電池的最大功率密度不斷減小，即電池的電化學(xué)性能不斷降低，這與圖2試驗結(jié)果一致。

圖3為經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染PEMFC陽極20 h后的燃料電池的功率密度曲線試驗結(jié)果。由圖3可看出，經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染PEMFC陽極20 h后，PEMFC的功率密度減小，且隨著Ca2+濃度的增加，電池的電化學(xué)性能不斷衰退。當電池未被污染時，其最大功率密度為0.42 W/cm2，經(jīng)200和500 mg/L Ca2+污染電池陽極20 h后，電池最大功率密度分別為0.19和0.12 W/cm2，是未污染時最大功率密度的45.2%和28.6%。試驗結(jié)果表明，Ca2+污染PEMFC陽極對電池的電化學(xué)性能存在明顯影響，且隨Ca2+濃度的增加，電池的最大功率密度不斷減小，即電池的電化學(xué)性能不斷降低，這與圖2試驗結(jié)果一致。2.2 Ca2+污染PEMFC陰極對PEMFC性能的影響

【參考文獻】：
期刊論文
[1]金屬鈣離子濃度對PEMFC性能影響研究[J]. 李朋,談金祝,韓雪梅,柏靜嫻.  太陽能學(xué)報. 2017(06)
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[4]Cu2+對質(zhì)子交換膜燃料電池氧電極性能的影響[J]. 揭曉,侯俊波,邵志剛,衣寶廉.  電化學(xué). 2009(02)
[5]Na+對PEMFC Pt/C氣體擴散電極的影響[J]. 揭曉,侯俊波,邵志剛,衣寶廉.  電源技術(shù). 2009(03)
[6]金屬離子對質(zhì)子交換膜燃料電池性能的影響[J]. 王磊磊,賀高紅,揭曉,劉波,邵志剛,張華民.  電源技術(shù). 2007(03)



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