發(fā)布時(shí)間：2020-06-03 22:35

【摘要】：質(zhì)子交換膜燃料電池因?yàn)榫C合效率高、無水氣噪聲污染、能在常溫下工作等原因受到研究人員重視。影響燃料電池工作性能的因素有很多,本文通過理論分析和實(shí)驗(yàn)測試,對質(zhì)子交換膜燃料電池工作性能與磁場的關(guān)系進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容有:(1)從電化學(xué)反應(yīng)速率出發(fā),分析了燃料電池的三種電壓損失,計(jì)算了濃差損失相關(guān)的流量、活化損失相關(guān)的極化曲線以及交換膜厚度與歐姆極化損失之間的關(guān)系,提出了針對不同損失段需要采取的改進(jìn)思路。(2)影響燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的因素主要有傳質(zhì)、電極動(dòng)力學(xué)以及沉積形態(tài),通過綜合實(shí)驗(yàn)對不同條件下磁場環(huán)境下質(zhì)子交換膜燃料電池的工作性能和交流阻抗進(jìn)行監(jiān)測,得出:磁場對高功率密度下工作的燃料電池產(chǎn)生比較明顯的作用,降低燃料電池的阻抗,磁場越強(qiáng)效果越明顯。燃料電池的交流阻抗,與外部激勵(lì)的頻率相位差從高到低會(huì)有一個(gè)先降低、然后升高、最后再降低的過程。(3)研究了燃料電池工作電壓與阻抗之間的關(guān)系。當(dāng)電壓為0.4V,功率密度較大時(shí),燃料電池的阻抗所受到磁場影響較大;而電壓為0.7V和0.2V,功率密度較小時(shí),所受磁場影響降低阻抗效果也小。施加不同強(qiáng)度的外加磁場時(shí),磁場強(qiáng)度越強(qiáng),對燃料電池工作性能參數(shù)的影響越明顯。(4)測量了燃料電池的感應(yīng)磁場,實(shí)驗(yàn)測得感應(yīng)磁場強(qiáng)度約為20μT,磁場強(qiáng)度與質(zhì)子交換膜燃料電池的工作電流密度有明顯的正相關(guān)性。在外部磁場環(huán)境下燃料電池的感應(yīng)磁場依然與電流密度有正相關(guān)性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,加載磁場后電池的工作性能有所提高,交流阻抗有所減少。燃料電池的感應(yīng)磁場與內(nèi)部工作電流密度有較強(qiáng)相關(guān)性。論文研究結(jié)果對電池的優(yōu)化和工作性能提高具有良好的理論研究意義和應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

換的“空閑”電流。如果想從燃料電池上獲取一個(gè)小的凈電流，則勢；如果需要獲得大的凈電流，系統(tǒng)就必須以很大的電流密度傳輸很大的活化過電勢。綜合來說，活化過電勢可以衡量一個(gè)系統(tǒng)需供凈輸出電流的能力。電池的電壓損失電池輸出電壓取決于外部工況，比如溫度、負(fù)載，以及燃料和氧化池向外供電時(shí)，燃料電池的內(nèi)部會(huì)因?yàn)橐恍┎豢杀苊獾囊蛩匕l(fā)生是理論電勢與電池提供的電勢之差。V(i) = V 交換膜燃料電池電荷傳輸過程中伴隨著能量損失，電池的開路電應(yīng)的初始階段也就是極化階段，電壓的下降趨勢較快，，隨后電壓，極化曲線接近于直線，這段叫做歐姆段。當(dāng)電流密度繼續(xù)增加時(shí)段，電壓的下降速率急劇X棿�。�

本文編號：2695500