धातु फोम - ईंधन सेल शीत प्रारंभ प्रदर्शन संवर्धन

वाणिज्यीकरणधातु फोमवर्तमान में वे अपनी छिद्रपूर्ण सूक्ष्म संरचना, उच्च छिद्रता और अच्छे यांत्रिक गुणों के कारण ईंधन कोशिकाओं के लिए पारंपरिक धावकों के लिए एक अच्छा संभावित विकल्प हैं।मेंकैलोरी ताकत.
सबसे पहले, कमरे के तापमान पर सामान्य कामकाजी परिस्थितियों में बैटरी के ध्रुवीकरण प्रदर्शन का विश्लेषण किया गया। यह देखते हुए कि कैथोड मुख्य इलेक्ट्रोड है जो बैटरी के प्रदर्शन को प्रतिबंधित करता है, दोनों एकल कोशिकाओं के एनोड के लिए पारंपरिक समानांतर प्रवाह पथ का उपयोग किया जाता है, और नए निकल-धातु वाले कैथोड के लिए पारंपरिक समानांतर प्रवाह पथ का उपयोग किया जाता है।फोमप्रवाह क्षेत्र, क्रमशः.
दो प्रवाह क्षेत्रों में प्रवाह अंतर और प्रदर्शन अंतर को अधिक स्पष्ट रूप से प्रतिबिंबित करने के लिए, अध्ययन ने 1.5 सेमी × 20 सेमी (सभी गैसें लंबे पक्ष के साथ बहती हैं) के आकार के साथ एक पतला सेल प्रवाह क्षेत्र का उपयोग किया, जिसने कुछ हद तक मूल सेल प्रदर्शन खो दिया, और इसलिए, सेल ध्रुवीकरण प्रदर्शन उच्च नहीं था। इसके अलावा, परीक्षण में दोनों कोशिकाओं के लिए एक ही MEA (Nafion-112) का उपयोग किया गया था। फोम धातु प्रवाह क्षेत्र में छोटे प्रवाह चैनल की उच्च वक्रता के कारण, पारंपरिक प्रवाह क्षेत्र में सरल लंबे सीधे प्रवाह चैनल की तुलना में दोनों सिरों पर दबाव में गिरावट अधिक होती है, जो कैथोड को गैस की आपूर्ति, परिचालन दबाव और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाती है, और साथ ही, इसे एक निश्चित डिग्री तक अधिक दबाव वाली गैस इंजन शक्ति का उपभोग करने की आवश्यकता होती है और पंपिंग नुकसान को बढ़ाती है।धातु फोमप्रवाह क्षेत्रों में, जबकि कम धाराओं पर, शक्ति घनत्व पारंपरिक प्रवाह क्षेत्र कोशिकाओं की तुलना में थोड़ा कम होता है। कुल मिलाकर, धातु फोम प्रवाह क्षेत्र का उपयोग करने के फायदे अभी भी महत्वपूर्ण हैं। लंबे समय में, फोम धातु प्रवाह क्षेत्र में अधिक समान गैस और तरल पानी के प्रवाह के कारण, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में एक छोटे प्रवाह क्षेत्र का उपयोग किया जा सकता है, या कैथोड और एनोड ऊर्ध्वाधर क्रॉस-आपूर्ति का उपयोग किया जा सकता है (एनोड गैस पारंपरिक प्रवाह चैनल के लंबे पक्ष के साथ बहती है, कैथोड गैस फोम प्रवाह क्षेत्र के छोटे पक्ष के साथ बहती है), जो कैथोड इनलेट और आउटलेट दबाव ड्रॉप के कारण होने वाले पंपिंग नुकसान को और कम कर देता है, और इस प्रकार बैटरी के प्रदर्शन में वृद्धि का एहसास होने की उम्मीद है, और यहां तक ​​​​कि पारंपरिक प्रवाह चैनल की तुलना में एक तुलनीय या यहां तक ​​​​​​कि उच्च शक्ति घनत्व बनाए रखा जा सकता है, जिसे लंबे समय में हासिल किया जा सकता है।
दूसरी ओर, उप-शून्य प्रारंभिक स्थितियों की चिंता को दूर करने के लिए, हम क्रमशः स्थिर धारा और स्थिर वोल्टेज मोड के तहत कैथोड पर फोम धातु प्रवाह क्षेत्र और पारंपरिक समानांतर प्रवाह चैनल के साथ ईंधन कोशिकाओं के गतिशील प्रारंभिक प्रदर्शन की व्यापक तुलना करते हैं।
दूसरी ओर, लोकप्रिय उप-शून्य प्रारंभिक स्थिति के लिए, हम क्रमशः स्थिर धारा और स्थिर वोल्टेज मोड के तहत कैथोड पर फोम धातु प्रवाह क्षेत्र और पारंपरिक समानांतर प्रवाह चैनल के साथ ईंधन कोशिकाओं के गतिशील प्रारंभिक प्रदर्शन की व्यापक तुलना करते हैं।
फोम-धातु प्रवाह क्षेत्र स्टार्टअप और सफल स्टार्टअप के दौरान स्थिर सेल प्रदर्शन के साथ उत्कृष्ट फायदे दिखाता है, जबकि इसके विपरीत, पारंपरिक समानांतर प्रवाह चैनल सेल, संचालन के दौरान कम और अस्थिर सेल आउटपुट वोल्टेज के साथ, गर्मी उत्पादन दर और तापमान वृद्धि दर में कुछ हद तक सुधार करता है, लेकिन कम प्रवाह चैनलों के कारण, बर्फ जमने और क्लॉगिंग की संभावना रैखिक रूप से बढ़ जाती है (प्रवाह चैनलों की संख्या के आधार पर), जो इसके सेल आउटपुट प्रदर्शन में उतार-चढ़ाव की ओर ले जाती है। हालांकि, बर्फ के जमने की संभावना रैखिक रूप से बढ़ जाती है (प्रवाह चैनलों की संख्या के आधार पर), जिसके परिणामस्वरूप सेल आउटपुट प्रदर्शन में उतार-चढ़ाव होता है और स्टार्ट-अप विफलता की संभावना बढ़ जाती है।
संक्षेप में, ईंधन सेल की उत्कृष्ट छिद्रपूर्ण संरचनाफोम धातुप्रवाह क्षेत्र में पारंपरिक "ट्रेंच-रिज" प्रवाह चैनल वाले सेल की तुलना में कमरे के तापमान पर संचालन और उप-शून्य गतिशील स्टार्टअप स्थितियों के तहत महत्वपूर्ण लाभ हैं।
अधिकतम शक्ति घनत्व और अंतिम धारा घनत्वबैटरीकमरे के तापमान पर लगभग 25% की वृद्धि होती है;
उप-शून्य प्रारंभिक स्थितियों के तहत, फोम धातु प्रवाह क्षेत्र वाली बैटरियों का प्रदर्शन शुरू करने के दौरान सुचारू होता है, और कम तापमान पर स्वयं-प्रारंभ करने की क्षमता में काफी सुधार होता है।
इसके अलावा, फोम धातु सामग्री के लिए अधिक अनुकूलित उपचारों का उपयोग, जैसे चालकता बढ़ाने के लिए सोने की परत चढ़ाना, अधिक उपयुक्त हाइड्रोफोबिसिटी और संक्षारण प्रतिरोध उपचार, औरफोम सामग्रीअधिक अनुकूलित छिद्र आकार, छिद्रता और संपीड़न अनुपात के साथ, ईंधन सेल के परिचालन प्रदर्शन को और मजबूत करने और शीत-प्रारंभ चक्र की स्थायित्व को बढ़ाने की उम्मीद है।