Fémhab – üzemanyagcellás hidegindítási teljesítményfokozás

Kereskedelmi forgalombafémhabokPorózus mikroszerkezetük, nagy porozitásuk és jó mechanikai szilárdságuk miatt jelenleg jó alternatívát jelentenek a hagyományos üzemanyagcellákhoz képest.
Először az akkumulátor polarizációs teljesítményét elemezték normál munkakörülmények között szobahőmérsékleten. Tekintettel arra, hogy a katód a fő elektród, amely korlátozza az akkumulátor teljesítményét, mindkét egycella anódjához hagyományos párhuzamos áramlási utakat, a katódhoz pedig hagyományos párhuzamos áramlási utakat használnak új nikkel-fém hab áramlási mezővel.
A két áramlási mező áramlási és teljesítménybeli különbségeinek pontosabb tükrözése érdekében a tanulmány egy vékony, 1,5 cm × 20 cm méretű cellaáramlási mezőt használt (a gázok mind a hosszú oldalon áramlottak), amely némileg elvesztette az eredeti cellát. teljesítmény, és ezért a sejtpolarizációs teljesítmény nem volt magas. Ezenkívül ugyanazt a MEA-t (Nafion-112) használtuk mindkét sejthez a tesztben. A habfém áramlási mezőben lévő apró áramlási csatorna nagyobb görbülete miatt a nyomásesés mindkét végén nagyobb a hagyományos áramlási mezőben lévő egyszerű hosszú egyenes áramlási csatornához képest, ami fokozza a katód gázellátását, a működést. nyomást és az elektrokémiai reakció sebességét, ugyanakkor bizonyos mértékig nagyobb nyomás alatti gázmotor teljesítményt kell fogyasztania, és növeli a szivattyúzási veszteséget. A maximális teljesítménysűrűség nagyobb azoknál a celláknál, amelyeknélfémhabáramlási mezőkben, míg alacsony áramerősség mellett a teljesítménysűrűség valamivel kisebb, mint a hagyományos áramlási mező celláé. Összességében a fémhab áramlási mező használatának előnyei továbbra is jelentősek. Hosszú távon a habfém áramlási mezőben egyenletesebb gáz- és folyékony víz áramlás miatt rövidebb áramlási mező alkalmazható a gyakorlati alkalmazásokban, illetve a katód és anód függőleges keresztellátás alkalmazása (az anódgáz az áramlási tér mentén áramlik). a hagyományos áramlási csatorna hosszú oldala, a katódgáz a hab áramlási mezőjének rövid oldalán áramlik), ami tovább csökkenti a katód bemeneti és kimeneti nyomásesése által okozott szivattyúzási veszteséget, és így várhatóan javítja az akkumulátor teljesítményét, sőt a hagyományos áramlási csatornához képest hasonló vagy akár nagyobb teljesítménysűrűséget is fenntartanak, ami hosszú távon is elérhető. Ezért elvárható, hogy a cella teljesítményének növelése közben a szivattyúzási veszteség a hagyományos áramlási csatornával összemérhető vagy még alacsonyabb szinten maradjon.
Másrészt, a nulla alatti indítási feltételekkel kapcsolatos aggályok kezelésére átfogóan összehasonlítjuk a habfém áramlási mezővel és a hagyományos párhuzamos áramlási csatornával rendelkező üzemanyagcellák dinamikus indítási teljesítményét a katódon állandó áramú, illetve állandó feszültségű üzemmódban.
Másrészt a népszerű nulla alatti indítási állapothoz átfogóan összehasonlítjuk a habfém áramlási mezővel és a hagyományos párhuzamos áramlási csatornával rendelkező üzemanyagcellák dinamikus indítási teljesítményét a katódon állandó áramú, illetve állandó feszültségű üzemmódban.
A hab-fém áramlási mező kiváló előnyöket mutat, stabil cellateljesítményt biztosít az indításkor és sikeres indításkor, míg a hagyományos párhuzamos áramlású csatornás cella működés közben alacsonyabb és instabil cella kimeneti feszültséggel javítja a hőtermelés sebességét és hőmérsékletét. emelkedési sebesség bizonyos mértékig, de a kevesebb áramlási csatorna miatt lineárisan (az áramlási csatornák számától függően) megnő a jegesedés és eltömődés lehetősége, ami annak ingadozásához vezet. A cella kimeneti teljesítménye A jég eltömődésének valószínűsége azonban lineárisan növekszik (az áramlási csatornák számától függően), ami ingadozó cella kimeneti teljesítményt és az indítási hiba megnövekedett valószínűségét eredményezi.
Összefoglalva, az üzemanyagcella kiváló porózus szerkezete ahab fémAz áramlási mező jelentős előnyökkel rendelkezik a hagyományos „árok-gerinc” áramlási csatornával rendelkező cellához képest mind szobahőmérsékletű üzemben, mind fagypont alatti dinamikus indítási körülmények között.
Az akkumulátor maximális teljesítménysűrűsége és végső áramsűrűsége szobahőmérsékleten körülbelül 25%-kal nő;
Zulla alatti indítási körülmények között a fémhab áramlási mezővel ellátott akkumulátorok teljesítménye egyenletesebb indításkor, és az alacsony hőmérsékletű önindító képesség jelentősen javul.
Ezen túlmenően a fémhabos anyagok optimalizáltabb kezelési módjai, például aranyozás a vezetőképesség fokozására, megfelelőbb hidrofób és korrózióálló kezelések, valaminthab anyagokAz optimalizált pórusméretekkel, porozitással és tömörítési arányokkal várhatóan tovább erősíti az üzemanyagcella működési teljesítményét és javítja a hidegindítási ciklus tartósságát.