Metaalskuim - Brandstofsel Koue Begin Prestasieverbetering

Gekommersialiseermetaal skuimis tans 'n goeie potensiële alternatief vir konvensionele hardlopers vir brandstofselle as gevolg van hul poreuse mikrostruktuur, hoë porositeit en goeie meganiese sterkte.
Eerstens is die polarisasieprestasie van die battery onder normale werksomstandighede by kamertemperatuur ontleed. As in ag geneem word dat die katode die hoofelektrode is wat die battery se werkverrigting beperk, word konvensionele parallelle vloeipaaie onderskeidelik vir die anode van beide enkelselle gebruik, en konvensionele parallelle vloeipaaie word gebruik vir die katode met 'n nuwe nikkel-metaal-skuimvloeiveld.
Om die vloeiverskille en prestasieverskille in die twee vloeivelde meer duidelik te weerspieël, het die studie 'n skraal selvloeiveld gebruik met 'n grootte van 1,5 cm × 20 cm (die gasse het almal langs die lang kant gevloei), wat die oorspronklike sel ietwat verloor het. prestasie, en daarom was die selpolarisasieprestasie nie hoog nie. Daarbenewens is dieselfde MEA (Nafion-112) vir beide selle in die toets gebruik. As gevolg van die hoër kromming van die klein vloeikanaal in die skuimmetaalvloeiveld, is die drukval aan beide kante hoër in vergelyking met die eenvoudige lang reguitvloeikanaal in die konvensionele vloeiveld, wat die gastoevoer na die katode verbeter, die bedryfstelsel druk, en die tempo van elektrochemiese reaksie, en terselfdertyd moet dit meer drukgas-enjinkrag tot 'n sekere mate verbruik en verhoog die pompverlies. Die maksimum kragdigtheid is hoër vir selle metmetaal skuimvloeivelde, terwyl die drywingsdigtheid by lae strome effens laer is as dié van konvensionele vloeiveldselle. Oor die algemeen is die voordele van die gebruik van 'n metaalskuimvloeiveld steeds beduidend. Op die lange duur, as gevolg van die meer eenvormige gas- en vloeibare watervloei in die skuimmetaalvloeiveld, kan 'n korter vloeiveld in praktiese toepassings gebruik word, of die gebruik van katode en anode vertikale kruistoevoer (anodegas vloei langs die lang kant van die tradisionele vloeikanaal, katodegas vloei langs die kort kant van die skuimvloeiveld), wat die pompverlies wat veroorsaak word deur die katode-inlaat- en -uitlaatdrukval verder verminder, en dus verwag word om die verbetering van die batterywerkverrigting, en handhaaf selfs 'n vergelykbare of selfs hoër kragdigtheid as die tradisionele vloeikanaal, wat op lang termyn bereik kan word. Daarom word verwag dat dit die verbetering van selprestasie sal realiseer terwyl die pompverlies vergelykbaar met of selfs laer as dié van die tradisionele vloeikanaal behou word.
Aan die ander kant, om die bekommernis van sub-nul-aanvangstoestande aan te spreek, vergelyk ons ​​die dinamiese aanvangsprestasie van brandstofselle volledig met skuimmetaalvloeiveld en konvensionele parallelle vloeikanaal by die katode onder onderskeidelik konstante stroom en konstante spanning modes.
Aan die ander kant, vir die gewilde sub-nul-aanvangstoestand, vergelyk ons ​​die dinamiese aanvangsprestasie van brandstofselle volledig met skuimmetaalvloeiveld en konvensionele parallelle vloeikanaal by die katode onder onderskeidelik konstante stroom en konstante spanningmodusse.
Die skuim-metaalvloeiveld toon uitstekende voordele, met stabiele selprestasie tydens opstart en suksesvolle opstart, terwyl die konvensionele parallelvloeikanaalsel, met laer en onstabiele seluitsetspanning tydens werking, die hitteproduksietempo en temperatuur verbeter stygtempo tot 'n sekere mate, maar as gevolg van die minder vloeikanale, neem die moontlikheid van versiersel en verstopping lineêr toe (na gelang van die aantal vloeikanale), wat lei tot sy Fluktuerende seluitsetprestasie Die waarskynlikheid van ysverstopping neem egter lineêr toe (afhangende van die aantal vloeikanale), wat 'n fluktuerende seluitsetprestasie en 'n verhoogde waarskynlikheid van aanskakelmislukking tot gevolg het.
Ter opsomming, die uitstekende poreuse struktuur van die brandstofsel metskuim metaalvloeiveld het aansienlike voordele bo die sel met 'n tradisionele "sloot-rug" vloeikanaal onder beide kamertemperatuur werking en sub-nul dinamiese opstart toestande.
Die maksimum kragdigtheid en uiteindelike stroomdigtheid van die battery by kamertemperatuur word met ongeveer 25% verhoog;
Onder sub-nul aanvangstoestande is die werkverrigting van batterye met skuimmetaalvloeiveld gladder tydens aanvang, en die lae-temperatuur selfaanskakelvermoë word aansienlik verbeter.
Daarbenewens is die gebruik van meer geoptimaliseerde behandelings vir skuimmetaalmateriale, soos goudplatering om geleidingsvermoë te verbeter, meer toepaslike behandelings vir hidrofobiese en korrosiebestandheid, en die gebruik vanskuim materialemet meer geoptimaliseerde poriegroottes, porositeit en kompressieverhoudings, sal na verwagting die operasionele werkverrigting van die brandstofsel verder versterk en die duursaamheid van die koue-begin-siklus verbeter.