質(zhì)子交換膜燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,在運(yùn)行的過(guò)程中約有40%-50%的能量轉(zhuǎn)化為熱量,并生成一定量的水。水熱平衡對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池的輸出性能有重要影響,而其又受很多因素影響,其中重力就是一個(gè)很重要的因素。因此,分析重力對(duì)電堆內(nèi)部水熱平衡的影響具有重要意義,本文以自制的140W空冷質(zhì)子交換膜燃料電池堆為研究對(duì)象,通過(guò)電堆放置方式和重力的不同組合研究重力對(duì)電堆性能的影響。氫氣流道與重力方向平行時(shí),研究氫氣流動(dòng)方向與重力同向和反向時(shí)重力對(duì)電堆性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,氫氣流動(dòng)方向與重力同向時(shí),電堆表面局部高溫面積小于氫氣流動(dòng)方向與重力反向時(shí)局部高溫面積,電堆內(nèi)部均溫性較差,最大溫差比氫氣流動(dòng)方向與重力反向時(shí)的最大溫差高4℃,輸出電壓也相對(duì)較低,而氫氣流動(dòng)方向與重力反向時(shí)容易引起緊鄰氫氣進(jìn)出口的第一個(gè)單元發(fā)生水淹,電堆輸出電壓相對(duì)較高,電壓最高可提升3.4%。氫氣流道與重力方向垂直時(shí),主要研究氫氣側(cè)在上和空氣側(cè)在上兩種放置方式下重力對(duì)電堆性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,氫氣側(cè)在上時(shí)電堆表面局部高溫區(qū)域主要在電堆表面右半部分靠近氫氣出口處分布,面積小于空氣側(cè)在... 

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【部分圖文】：

不同種類燃料電池燃料電池是一種通過(guò)燃料和氧化劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置，能量轉(zhuǎn)化效率

圖 1-2 質(zhì)子交換膜燃料電池堆結(jié)構(gòu)擴(kuò)散層：擴(kuò)散層位于催化層和流道之間，具有傳遞反應(yīng)氣體、反應(yīng)生成的水子的作用。此外，擴(kuò)散層還起著支撐催化層和穩(wěn)定電極的作用。因此擴(kuò)散層好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、較強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性。擴(kuò)散層一般由基底層和微孔層組成，采用憎水處理過(guò)的多孔碳紙或碳布材料制成，微孔層采用導(dǎo)電炭黑和憎水劑接觸電阻，增強(qiáng)導(dǎo)電性[12]。氣體擴(kuò)散層目前所面臨急需解決的問(wèn)題是在大電易發(fā)生水氣傳質(zhì)極化的問(wèn)題。雙極板：目前商業(yè)化雙極板一般采用石墨碳板或金屬板制作，其作用主要是分配反應(yīng)氣體，同時(shí)還兼具生成水排出的流道和熱量傳遞的功能，所以雙極有一定的機(jī)械強(qiáng)度、良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性，更重要的是要具有氣體致密性。 質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理質(zhì)子交換膜燃料電池是一種通過(guò)氫氣和氧氣發(fā)生電化學(xué)產(chǎn)生電能的裝置，工

極側(cè)的催化層，在催化劑的作用下分別發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，如圖 1-3。料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)就是電解水的逆化學(xué)反應(yīng)，在陰陽(yáng)兩極各發(fā)。在陽(yáng)極側(cè)，氫氣分子通過(guò)擴(kuò)散層到達(dá)催化層，在催化劑的作用下，去電子變成質(zhì)子，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子膜到達(dá)陰極側(cè)，而電子只能通過(guò)外電也回到陰極側(cè)。在陰極側(cè)，氧氣分子通過(guò)擴(kuò)散層到達(dá)催化層，在催化還原反應(yīng)，和從陽(yáng)極穿透過(guò)來(lái)的質(zhì)子以及從外電路傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的電子結(jié)量，一個(gè)完整的電化學(xué)反應(yīng)完成。當(dāng)停止氫氣或氧氣的供給，電堆內(nèi)被中斷。其電化學(xué)反應(yīng)如下：氫陽(yáng)極：H 催化劑→ H 氧陰極： O H 催化劑→ H O化學(xué)總反應(yīng)：H O 催化劑→ H O

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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