Металічная пена - Павышэнне прадукцыйнасці халоднага запуску паліўных элементаў

Камерцыялізаваныметалічныя пеныу цяперашні час з'яўляюцца добрай патэнцыяльнай альтэрнатывай звычайным бегунам для паліўных элементаў дзякуючы сваёй кіпрай мікраструктуры, высокай сітаватасці і добрай механічнай трываласці.
Спачатку былі прааналізаваны характарыстыкі палярызацыі батарэі ў нармальных умовах працы пры пакаёвай тэмпературы. Улічваючы, што катод з'яўляецца асноўным электродам, які абмяжоўвае прадукцыйнасць батарэі, звычайныя паралельныя шляхі патоку выкарыстоўваюцца для анода абедзвюх адзінкавых элементаў, а звычайныя паралельныя шляхі патоку выкарыстоўваюцца для катода з новым полем патоку з пена-нікеля адпаведна.
Каб больш выразна адлюстраваць адрозненні ў патоку і адрозненні ў прадукцыйнасці ў двух палях патоку, у даследаванні выкарыстоўвалася вузкае поле патоку ячэйкі памерам 1,5 см × 20 см (усе газы цяклі ўздоўж доўгага боку), якое некалькі страціла першапачатковую ячэйку прадукцыйнасць, і, такім чынам, прадукцыйнасць палярызацыі клеткі была невысокай. Акрамя таго, той жа MEA (Nafion-112) быў выкарыстаны для абедзвюх клетак у тэсце. З-за больш высокай крывізны малюсенькага канала патоку ў полі патоку пенапласту падзенне ціску на абодвух канцах вышэй у параўнанні з простым доўгім прамым каналам патоку ў звычайным полі патоку, што паляпшае падачу газу да катода, працоўнага ціск, і хуткасць электрахімічнай рэакцыі, і ў той жа час, ён павінен спажываць больш магутнасці газавага рухавіка пад ціскам да пэўнай ступені і павялічвае страты на накачку. Максімальная шчыльнасць магутнасці вышэй для клетак зметалічная пенапалёў патоку, у той час як пры малых токах шчыльнасць магутнасці крыху ніжэй, чым у звычайных палёў патоку. У цэлым перавагі выкарыстання поля патоку металічнай пены па-ранейшаму значныя. У доўгатэрміновай перспектыве з-за больш аднастайнага патоку газу і вадкай вады ў полі патоку пенапласту можна выкарыстоўваць больш кароткае поле патоку ў практычных прымяненнях або выкарыстоўваць вертыкальную перакрыжаваную падачу катода і анода (анодны газ цячэ ўздоўж доўгі бок традыцыйнага канала патоку, катодны газ цячэ ўздоўж кароткага боку поля патоку пены), што яшчэ больш зніжае страты на напампоўванні, выкліканыя перападам ціску на ўваходзе і выхадзе катода, і, такім чынам, чакаецца павышэнне прадукцыйнасці акумулятара і нават падтрымліваць супастаўную або нават больш высокую шчыльнасць магутнасці, чым традыцыйны канал патоку, чаго можна дасягнуць у доўгатэрміновай перспектыве. Такім чынам, чакаецца павышэнне прадукцыйнасці ячэйкі пры захаванні страт на напампоўку, параўнальных або нават ніжэйшых, чым у традыцыйнага канала патоку.
З іншага боку, каб вырашыць праблему з мінусавымі ўмовамі запуску, мы ўсебакова параўноўваем дынамічныя характарыстыкі запуску паліўных элементаў з полем патоку пенапласту і звычайным паралельным каналам патоку на катодзе ў рэжымах пастаяннага току і пастаяннага напружання адпаведна.
З іншага боку, для папулярных умоў пуску пры мінусовай тэмпературы мы ўсебакова параўноўваем дынамічныя пускавыя характарыстыкі паліўных элементаў з полем патоку пенапласту і звычайным паралельным каналам патоку на катодзе ў рэжымах пастаяннага току і пастаяннага напружання адпаведна.
Поле патоку пенапласту дэманструе выдатныя перавагі са стабільнай прадукцыйнасцю ячэйкі падчас запуску і паспяховым пускам, у той час як, наадварот, ячэйка звычайнага канала з паралельным патокам з больш нізкім і нестабільным выхадным напружаннем ячэйкі падчас працы паляпшае хуткасць выпрацоўкі цяпла і тэмпературу хуткасць пад'ёму ў пэўнай ступені, але з-за меншай колькасці праточных каналаў магчымасць абледзянення і засмечвання ўзрастае лінейна (у залежнасці ад колькасці праточных каналаў), што прыводзіць да ваганні прадукцыйнасці выхаду ячэйкі Аднак верагоднасць забівання лёдам узрастае лінейна (у залежнасці ад колькасці каналаў патоку), што прыводзіць да ваганняў прадукцыйнасці выхаду ячэйкі і павелічэння верагоднасці збою пры запуску.
Такім чынам, выдатная сітаватая структура паліўнага элемента зпенапластполе патоку мае значныя перавагі ў параўнанні з ячэйкай з традыцыйным каналам патоку «траншэя-грэбень» як пры працы пры пакаёвай тэмпературы, так і пры мінусовых умовах дынамічнага запуску.
Максімальная шчыльнасць магутнасці і канчатковая шчыльнасць току батарэі пры пакаёвай тэмпературы павялічваюцца прыкладна на 25%;
Пры мінусовых умовах запуску прадукцыйнасць акумулятараў з полем патоку пенапласту больш гладкая падчас запуску, а здольнасць да самазапуску пры нізкай тэмпературы значна паляпшаецца.
Акрамя таго, выкарыстанне больш аптымізаваных спосабаў апрацоўкі пенапластавых металічных матэрыялаў, такіх як залатое пакрыццё для павышэння праводнасці, больш адпаведная апрацоўка гідрафобнасці і каразійнай устойлівасці, а таксама выкарыстаннеуспененыя матэрыялыз больш аптымізаванымі памерамі пор, сітаватасцю і каэфіцыентамі сціску, як чакаецца, яшчэ больш палепшыць эксплуатацыйныя характарыстыкі паліўных элементаў і павысіць даўгавечнасць цыкла халоднага пуску.