મેટલ ફોમ - ફ્યુઅલ સેલ કોલ્ડ સ્ટાર્ટ પરફોર્મન્સ એન્હાન્સમેન્ટ

વ્યાપારીકૃતમેટલ ફીણતેમના છિદ્રાળુ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, ઉચ્ચ છિદ્રાળુતા અને સારી યાંત્રિક શક્તિને કારણે ઇંધણ કોષો માટે પરંપરાગત દોડવીરોનો હાલમાં સારો સંભવિત વિકલ્પ છે.
પ્રથમ, ઓરડાના તાપમાને સામાન્ય કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બેટરીના ધ્રુવીકરણ પ્રદર્શનનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. કેથોડ એ મુખ્ય ઇલેક્ટ્રોડ છે જે બેટરીની કામગીરીને પ્રતિબંધિત કરે છે તે ધ્યાનમાં લેતા, પરંપરાગત સમાંતર પ્રવાહ પાથનો ઉપયોગ બંને એક કોષોના એનોડ માટે થાય છે, અને પરંપરાગત સમાંતર પ્રવાહ માર્ગો અનુક્રમે નવા નિકલ-મેટલ ફોમ ફ્લો ફિલ્ડ સાથે કેથોડ માટે વપરાય છે.
બે પ્રવાહ ક્ષેત્રોમાં પ્રવાહ તફાવતો અને પ્રદર્શન તફાવતોને વધુ સ્પષ્ટ રીતે પ્રતિબિંબિત કરવા માટે, અભ્યાસમાં 1.5 સેમી × 20 સેમી (બધા વાયુઓ લાંબા બાજુએ વહેતા હતા) ના કદ સાથે પાતળી સેલ ફ્લો ફીલ્ડનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જેણે મૂળ કોષને કંઈક અંશે ગુમાવ્યો હતો. કામગીરી, અને તેથી, સેલ ધ્રુવીકરણ કામગીરી ઊંચી ન હતી. વધુમાં, ટેસ્ટમાં બંને કોષો માટે સમાન MEA (Nafion-112) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ફોમ મેટલ ફ્લો ફિલ્ડમાં નાના ફ્લો ચેનલના ઊંચા વળાંકને કારણે, પરંપરાગત ફ્લો ફિલ્ડમાં સરળ લાંબી સીધી ફ્લો ચેનલની તુલનામાં બંને છેડે દબાણમાં ઘટાડો વધારે છે, જે કેથોડને ગેસ સપ્લાય વધારે છે દબાણ, અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાનો દર, અને તે જ સમયે, તેને ચોક્કસ અંશે વધુ દબાણયુક્ત ગેસ એન્જિન પાવરનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે અને પમ્પિંગ નુકશાનમાં વધારો કરે છે. સાથેના કોષો માટે મહત્તમ પાવર ઘનતા વધારે છેમેટલ ફીણપ્રવાહ ક્ષેત્રો, જ્યારે નીચા પ્રવાહ પર, પાવર ઘનતા પરંપરાગત ફ્લો ફિલ્ડ કોષો કરતા થોડી ઓછી હોય છે. એકંદરે, મેટલ ફોમ ફ્લો ફીલ્ડનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા હજુ પણ નોંધપાત્ર છે. લાંબા ગાળે, ફોમ મેટલ ફ્લો ફિલ્ડમાં વધુ સમાન ગેસ અને પ્રવાહી પાણીના પ્રવાહને કારણે, ટૂંકા પ્રવાહ ક્ષેત્રનો વ્યવહારિક એપ્લિકેશનમાં ઉપયોગ કરી શકાય છે, અથવા કેથોડ અને એનોડ વર્ટિકલ ક્રોસ-સપ્લાયનો ઉપયોગ કરી શકાય છે (એનોડ ગેસ સાથે વહે છે. પરંપરાગત ફ્લો ચેનલની લાંબી બાજુ, કેથોડ ગેસ ફોમ ફ્લો ફિલ્ડની ટૂંકી બાજુએ વહે છે), જે પમ્પિંગ નુકસાનને વધુ ઘટાડે છે. કેથોડ ઇનલેટ અને આઉટલેટ પ્રેશર ડ્રોપ થાય છે, અને આ રીતે બેટરીની કામગીરીમાં વધારો થવાની ધારણા છે, અને પરંપરાગત ફ્લો ચેનલ કરતા તુલનાત્મક અથવા તેનાથી પણ વધુ પાવર ઘનતા જાળવી રાખવાની અપેક્ષા છે, જે લાંબા ગાળે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. તેથી, પરંપરાગત ફ્લો ચેનલની તુલનામાં અથવા તેનાથી પણ ઓછી પંમ્પિંગ નુકશાન જાળવી રાખતી વખતે કોષની કામગીરીમાં વધારો થવાની અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે.
બીજી બાજુ, પેટા-શૂન્ય પ્રારંભિક સ્થિતિની ચિંતાને સંબોધવા માટે, અમે અનુક્રમે સતત વર્તમાન અને સતત વોલ્ટેજ મોડ્સ હેઠળ કેથોડ પર ફોમ મેટલ ફ્લો ફિલ્ડ અને પરંપરાગત સમાંતર ફ્લો ચેનલ સાથે ઇંધણ કોષોના ગતિશીલ પ્રારંભિક પ્રદર્શનની વ્યાપકપણે તુલના કરીએ છીએ.
બીજી બાજુ, લોકપ્રિય પેટા-શૂન્ય પ્રારંભિક સ્થિતિ માટે, અમે અનુક્રમે સતત વર્તમાન અને સતત વોલ્ટેજ મોડ્સ હેઠળ કેથોડ પર ફોમ મેટલ ફ્લો ફિલ્ડ અને પરંપરાગત સમાંતર ફ્લો ચેનલ સાથે ઇંધણ કોશિકાઓના ગતિશીલ પ્રારંભિક પ્રદર્શનની તુલના કરીએ છીએ.
ફોમ-મેટલ ફ્લો ફિલ્ડ સ્ટાર્ટઅપ અને સફળ સ્ટાર્ટઅપ દરમિયાન સ્થિર કોષની કામગીરી સાથે ઉત્તમ ફાયદા દર્શાવે છે, જ્યારે તેનાથી વિપરીત, પરંપરાગત સમાંતર-પ્રવાહ ચેનલ સેલ, ઓપરેશન દરમિયાન નીચા અને અસ્થિર સેલ આઉટપુટ વોલ્ટેજ સાથે, ગરમીના ઉત્પાદન દર અને તાપમાનમાં સુધારો કરે છે. ચોક્કસ હદ સુધી વધારો દર, પરંતુ ઓછા પ્રવાહ ચેનલોને કારણે, હિમસ્તરની અને ક્લોગિંગની શક્યતા રેખીય રીતે વધે છે (આના પર આધાર રાખીને ફ્લો ચેનલ્સની સંખ્યા), જે તેના વધઘટ થતા સેલ આઉટપુટ પ્રદર્શન તરફ દોરી જાય છે જો કે, બરફના ભરાવાની સંભાવના રેખીય રીતે વધે છે (પ્રવાહ ચેનલોની સંખ્યા પર આધાર રાખીને), પરિણામે સેલ આઉટપુટ કામગીરીમાં વધઘટ થાય છે અને સ્ટાર્ટ-અપ નિષ્ફળતાની શક્યતા વધી જાય છે. .
સારાંશમાં, સાથે બળતણ કોષની ઉત્કૃષ્ટ છિદ્રાળુ માળખુંફીણ મેટલઓરડાના તાપમાને ઓપરેશન અને સબ-ઝીરો ડાયનેમિક સ્ટાર્ટઅપ પરિસ્થિતિઓ બંને હેઠળ પરંપરાગત "ટ્રેન્ચ-રિજ" ફ્લો ચેનલ સાથેના સેલ પર ફ્લો ફિલ્ડના નોંધપાત્ર ફાયદા છે.
ઓરડાના તાપમાને મહત્તમ પાવર ઘનતા અને બેટરીની અંતિમ વર્તમાન ઘનતા લગભગ 25% વધી છે;
પેટા-શૂન્ય શરૂઆતની સ્થિતિમાં, ફોમ મેટલ ફ્લો ફીલ્ડ સાથેની બેટરીનું પ્રદર્શન શરુઆત દરમિયાન સરળ હોય છે, અને નીચા-તાપમાનની સ્વ-પ્રારંભ કરવાની ક્ષમતામાં ઘણો સુધારો થાય છે.
વધુમાં, ફોમ મેટલ સામગ્રીઓ માટે વધુ ઑપ્ટિમાઇઝ સારવારનો ઉપયોગ, જેમ કે વાહકતા વધારવા માટે ગોલ્ડ પ્લેટિંગ, વધુ યોગ્ય હાઇડ્રોફોબિસિટી અને કાટ પ્રતિકાર સારવાર, અને ઉપયોગફીણ સામગ્રીવધુ ઑપ્ટિમાઇઝ છિદ્ર કદ, છિદ્રાળુતા અને કમ્પ્રેશન રેશિયો સાથે, ઇંધણ કોષના ઓપરેશનલ પ્રભાવને વધુ મજબૂત બનાવવા અને કોલ્ડ-સ્ટાર્ટ સાયકલની ટકાઉપણું વધારવાની અપેક્ષા છે.