質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）應(yīng)具有一定的環(huán)境適應(yīng)性,其陰極發(fā)生氧還原反應(yīng)并產(chǎn)生水,在零下的環(huán)境中形成冰。然而,這一固有特征嚴(yán)重制約了 PEMFC的商業(yè)化進(jìn)程。因為當(dāng)燃料電池處于零下環(huán)境時,水結(jié)冰的主要影響是堵塞多孔電極的微孔、流場和氣體流動通道,延長燃料電池的啟動時間,加速電池衰減。綜合現(xiàn)有的文獻(xiàn)報道,對如何使燃料電池快速啟動已經(jīng)有較為充分的研究,而對于低溫啟動過程中熱量傳遞、啟動需要的能耗及利用率研究卻比較匱乏。本文將通過比較和研究金屬板PEMFC和復(fù)合板PEMFC的催化反應(yīng)冷啟動過程,探討催化反應(yīng)對不同材料電池啟動的影響及其衰減機(jī)理。首先組裝活性面積為270 cm2五節(jié)金屬板PEMFC和活性面積312 cm2五節(jié)復(fù)合板PEMFC,通過熱量守恒定律得到其比熱容,并在此基礎(chǔ)上探究燃料電池低溫啟動過程中電池吸熱、散熱、氣體帶走的熱等各部分熱量之間存在的平衡關(guān)系,通過計算表明催化反應(yīng)生成熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電池升溫所需熱量,說明催化反應(yīng)方法應(yīng)用于PEMFC低溫啟動的可行性。其次,通過控制變量法考察了不同混合氣計量比對于催化反應(yīng)低溫啟動的影響,結(jié)果表明當(dāng)air/H2=1/4的情況下,燃料電池啟動速... 

【文章來源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４燃料電池內(nèi)部結(jié)冰示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｉｃｉｎｇ?ｏｆＰＥＭＦＣ??

圖１．５?２０次不同電密下的循環(huán)結(jié)果??Ｆｉｇｕｒｅ?ｌ?．５?Ｃｙｃｌｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｕｎｄｅｒ?２０?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ??

??大連交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文???圖１．５為電極面積為４?ｃｍ２的單電池經(jīng)相對濕度值為５１％，流速為８００?ｍＬ?ｍｉｉｆ１反??應(yīng)氣體吹掃后冷凍循環(huán)的結(jié)果，三條線分別為開路，５００?ｍＡ＇ｃｍ＿２，１０００?ｍＡ，ｃｍ＿２電密??下，電壓隨著冷凍解凍循環(huán)次數(shù)的變化情況。可以看出經(jīng)過２０次的反應(yīng)氣體吹掃后的??冷凍解凍循環(huán)后的電池性能衰減很小，性能不變。??１２［?????｜?—ｂｅｆｏｒｅ?ｆｒｏｚｅｎ??ｉｎ?：：：?！〇；ｈ??＾?—Ｖ－?２０ｔｈ??＾?〇，８?＋?３０ｔｈ??ｌ：Ｘ＼?????１????〇?２００?４００?６００?８００?１０００??ｊ?ｆｍＡ?ｃｍ＂２??圖１．６單電池干的反應(yīng)氣吹掃循環(huán)結(jié)果??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｔｈｅ?ｒｅｓｕｌｔ?ｏｆ?ｐｕｒｇｅ?ｗｉｔｈ?ｄｒｙ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｇａｓ??圖１．６為電極面積１２８?ｃｍ２的單電池干的反應(yīng)氣吹掃循環(huán)結(jié)果。做法為在電池冷凍??前運(yùn)行穩(wěn)定后測其極化曲線，在電池溫度為２５?°Ｃ時利用干的反應(yīng)氣，流速為２０００－６０００??ｍＬ．ｍｉｎ＿１，使電池進(jìn)口壓力差為０．３?ＭＰａ吹掃０．５－３０分鐘，接著將電池放在－１０?°Ｃ環(huán)境??下４ｈ，然后解凍進(jìn)行評價。由圖可知，冰凍前后電池性能沒有衰減。??然而，并不是說電池中的水含量越低，低溫啟動性能就越強(qiáng)。過度排水可能導(dǎo)致質(zhì)??子交換膜嚴(yán)重脫水，這將降低電池性能［３６１。??１．４．２?ＰＥＭＦＣ冷啟動方法??燃料電池冷啟動能力是其所有關(guān)鍵技術(shù)之一，從文獻(xiàn)和專利來看，現(xiàn)有的低溫啟動??策略主要可分為絕熱保溫［３７，３８］、外源加熱供熱［３２，３９

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]固體氧化物燃料電池陽極電解質(zhì)界面的建模和分析[D]. 歐陽健.華中科技大學(xué) 2015
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[3]Nafion-無機(jī)氧化物復(fù)合膜的制備與電化學(xué)性能研究[D]. 趙紅.黑龍江大學(xué) 2006



本文編號：3358232