Espuma metálica: mejora del rendimiento del arranque en frío de pilas de combustible

Comercializadoespumas metálicasActualmente son una buena alternativa potencial a los canales convencionales para celdas de combustible debido a su microestructura porosa, alta porosidad y buena mecánica.Enfuerza calórica.
En primer lugar, se analizó el rendimiento de polarización de la batería en condiciones normales de funcionamiento a temperatura ambiente. Dado que el cátodo es el electrodo principal que limita el rendimiento de la batería, se utilizan trayectorias de flujo paralelo convencionales para el ánodo de ambas celdas individuales, y trayectorias de flujo paralelo convencionales para el cátodo con un nuevo níquel-metal.Espumacampo de flujo, respectivamente.
Para reflejar con mayor claridad las diferencias de flujo y rendimiento en los dos campos de flujo, el estudio utilizó un campo de flujo de celda delgada de 1,5 cm × 20 cm (todos los gases fluyeron a lo largo del lado largo), que perdió algo del rendimiento original de la celda y, por lo tanto, el rendimiento de polarización de la celda no fue alto. Además, se utilizó el mismo MEA (Nafion-112) para ambas celdas en la prueba. Debido a la mayor curvatura del pequeño canal de flujo en el campo de flujo de metal espumoso, la caída de presión en ambos extremos es mayor en comparación con el canal de flujo recto largo y simple en el campo de flujo convencional, lo que mejora el suministro de gas al cátodo, la presión de operación y la velocidad de la reacción electroquímica. Al mismo tiempo, necesita consumir más potencia del motor de gas presurizado hasta cierto punto y aumenta la pérdida de bombeo. La densidad de potencia máxima es mayor para celdas conespuma metálicaCampos de flujo, mientras que a bajas corrientes, la densidad de potencia es ligeramente inferior a la de las celdas de campo de flujo convencionales. En general, las ventajas de usar un campo de flujo de espuma metálica siguen siendo significativas. A largo plazo, debido al flujo más uniforme de gas y agua líquida en el campo de flujo de espuma metálica, se puede utilizar un campo de flujo más corto en aplicaciones prácticas, o el uso de suministro cruzado vertical de cátodo y ánodo (el gas del ánodo fluye a lo largo del lado largo del canal de flujo tradicional, el gas del cátodo fluye a lo largo del lado corto del campo de flujo de espuma). Esto reduce aún más la pérdida de bombeo causada por la caída de presión de entrada y salida del cátodo. Por lo tanto, se espera mejorar el rendimiento de la batería e incluso mantener una densidad de potencia comparable o incluso superior a la del canal de flujo tradicional. Por lo tanto, se espera mejorar el rendimiento de la celda, manteniendo la pérdida de bombeo comparable o incluso inferior a la del canal de flujo tradicional.
Por otra parte, para abordar la preocupación de las condiciones de arranque bajo cero, comparamos exhaustivamente el rendimiento de arranque dinámico de las celdas de combustible con un campo de flujo de metal espumoso y un canal de flujo paralelo convencional en el cátodo en modos de corriente constante y voltaje constante, respectivamente.
Por otra parte, para la popular condición de arranque bajo cero, comparamos exhaustivamente el rendimiento de arranque dinámico de las celdas de combustible con un campo de flujo de metal espumoso y un canal de flujo paralelo convencional en el cátodo en modos de corriente constante y voltaje constante, respectivamente.
El campo de flujo de espuma-metal muestra excelentes ventajas, con un rendimiento de celda estable durante el arranque y un arranque exitoso, mientras que, por el contrario, la celda de canal de flujo paralelo convencional, con un voltaje de salida de celda más bajo e inestable durante la operación, mejora la tasa de producción de calor y la tasa de aumento de temperatura hasta cierto punto, pero debido a la menor cantidad de canales de flujo, la posibilidad de formación de hielo y obstrucción aumenta linealmente (dependiendo de la cantidad de canales de flujo), lo que conduce a su rendimiento de salida de celda fluctuante. Sin embargo, la probabilidad de obstrucción por hielo aumenta linealmente (dependiendo de la cantidad de canales de flujo), lo que resulta en un rendimiento de salida de celda fluctuante y una mayor probabilidad de falla de arranque.
En resumen, la excelente estructura porosa de la pila de combustible conespuma metálicaEl campo de flujo tiene ventajas significativas sobre la celda con un canal de flujo de “cresta de zanja” tradicional tanto en funcionamiento a temperatura ambiente como en condiciones de arranque dinámico bajo cero.
La densidad de potencia máxima y la densidad de corriente máxima de laBateríaa temperatura ambiente aumentan aproximadamente un 25%;
En condiciones de arranque bajo cero, el rendimiento de las baterías con campo de flujo de metal espumado es más suave durante el arranque y la capacidad de arranque automático a baja temperatura mejora enormemente.
Además, el uso de tratamientos más optimizados para materiales de espuma metálica, como el enchapado en oro para mejorar la conductividad, tratamientos de hidrofobicidad y resistencia a la corrosión más apropiados y el uso demateriales de espumaSe espera que con tamaños de poro, porosidad y relaciones de compresión más optimizados, fortalezca aún más el rendimiento operativo de la celda de combustible y mejore la durabilidad del ciclo de arranque en frío.