Մետաղական փրփուր - վառելիքի բջիջների սառը մեկնարկի արդյունավետության բարձրացում

Կոմերցիոնացվածմետաղական փրփուրներներկայումս լավ պոտենցիալ այլընտրանք են վառելիքի բջիջների համար սովորական վազորդներին՝ իրենց ծակոտկեն միկրոկառուցվածքի, բարձր ծակոտկենության և լավ մեխանիկական ուժի պատճառով:
Նախ, վերլուծվել է մարտկոցի բևեռացման կատարումը նորմալ աշխատանքային պայմաններում սենյակային ջերմաստիճանում: Հաշվի առնելով, որ կաթոդը հիմնական էլեկտրոդն է, որը սահմանափակում է մարտկոցի աշխատանքը, սովորական զուգահեռ հոսքի ուղիներն օգտագործվում են երկու առանձին բջիջների անոդի համար, իսկ սովորական զուգահեռ հոսքի ուղիները՝ համապատասխանաբար նիկել-մետաղ փրփուրի նոր հոսքի դաշտով կաթոդի համար:
Երկու հոսքի դաշտերում հոսքի և կատարողականի տարբերություններն ավելի հստակ արտացոլելու համար ուսումնասիրությունը օգտագործել է 1,5 սմ × 20 սմ չափսերով բջիջների հոսքի բարակ դաշտ (գազերը բոլորը հոսել են երկար կողմով), որը որոշ չափով կորցրել է սկզբնական բջիջը։ կատարումը, և, հետևաբար, բջիջների բևեռացման ցուցանիշը բարձր չէր: Բացի այդ, նույն MEA-ն (Nafion-112) օգտագործվել է թեստի երկու բջիջների համար: Փրփուր մետաղի հոսքի դաշտում փոքր հոսքի ալիքի ավելի մեծ կորության պատճառով երկու ծայրերում ճնշման անկումը ավելի բարձր է, համեմատած սովորական հոսքի դաշտի պարզ երկար ուղիղ հոսքի ալիքի հետ, որը մեծացնում է գազի մատակարարումը դեպի կաթոդ, գործող ճնշումը և էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արագությունը, և միևնույն ժամանակ, այն պետք է որոշակի չափով սպառի ավելի ճնշված գազի շարժիչի հզորությունը և մեծացնի պոմպային կորուստը: Առավելագույն հզորության խտությունը ավելի բարձր է բջիջների համարմետաղական փրփուրհոսքի դաշտերը, մինչդեռ ցածր հոսանքների դեպքում հզորության խտությունը մի փոքր ավելի ցածր է, քան սովորական հոսքի դաշտերի բջիջները: Ընդհանուր առմամբ, մետաղական փրփուրի հոսքի դաշտի օգտագործման առավելությունները դեռևս նշանակալի են: Երկարաժամկետ հեռանկարում, փրփուր մետաղի հոսքի դաշտում ավելի միատեսակ գազի և հեղուկ ջրի հոսքի պատճառով, ավելի կարճ հոսքի դաշտը կարող է օգտագործվել գործնական կիրառություններում կամ կաթոդի և անոդի ուղղահայաց խաչաձև մատակարարման օգտագործումը (անոդ գազը հոսում է երկայնքով: ավանդական հոսքի ալիքի երկար կողմը, կաթոդային գազը հոսում է փրփուրի հոսքի դաշտի կարճ կողմով), որն էլ ավելի է նվազեցնում կաթոդի մուտքի և ելքի ճնշման անկման հետևանքով առաջացած պոմպային կորուստը, և, հետևաբար, Ակնկալվում է, որ գիտակցում է մարտկոցի արդյունավետության բարձրացումը և նույնիսկ պահպանում է էներգիայի համեմատելի կամ նույնիսկ ավելի բարձր խտություն, քան ավանդական հոսքի ալիքը, որը կարելի է հասնել երկարաժամկետ հեռանկարում: Հետևաբար, ակնկալվում է, որ գիտակցվի բջիջների արդյունավետության բարձրացումը՝ միաժամանակ պահպանելով պոմպային կորուստը, որը համեմատելի է կամ նույնիսկ ավելի ցածր, քան ավանդական հոսքի ալիքը:
Մյուս կողմից, զրոյից ցածր մեկնարկային պայմանների մտահոգությունը լուծելու համար մենք համակողմանիորեն համեմատում ենք վառելիքի բջիջների դինամիկ մեկնարկային կատարումը փրփուր մետաղի հոսքի դաշտի և սովորական զուգահեռ հոսքի ալիքի հետ կաթոդում, համապատասխանաբար մշտական ​​հոսանքի և մշտական ​​լարման ռեժիմների դեպքում:
Մյուս կողմից, հանրահայտ զրոյից ցածր մեկնարկային պայմանի համար մենք համակողմանիորեն համեմատում ենք վառելիքի բջիջների դինամիկ մեկնարկային կատարումը փրփուր մետաղի հոսքի դաշտի և սովորական զուգահեռ հոսքի ալիքի հետ կաթոդում, համապատասխանաբար մշտական ​​հոսանքի և մշտական ​​լարման ռեժիմներում:
Փրփուր-մետաղային հոսքի դաշտը ցույց է տալիս գերազանց առավելություններ՝ գործարկման և հաջող գործարկման ընթացքում բջիջների կայուն գործունակությամբ, մինչդեռ, ընդհակառակը, սովորական զուգահեռ հոսքի ալիքի բջիջը, շահագործման ընթացքում ավելի ցածր և անկայուն բջջային ելքային լարմամբ, բարելավում է ջերմության արտադրության արագությունը և ջերմաստիճանը: որոշ չափով բարձրացման արագություն, սակայն հոսքի ավելի քիչ ալիքների պատճառով սառցակալման և խցանման հավանականությունը մեծանում է գծային (կախված հոսքի ալիքների քանակից), ինչը հանգեցնում է նրա տատանվող բջջային ելքային աշխատանքին: Այնուամենայնիվ, սառույցի խցանման հավանականությունը գծայինորեն մեծանում է (կախված հոսքի ալիքների քանակից), ինչը հանգեցնում է բջջային ելքի տատանումների և գործարկման ձախողման հավանականության մեծացմանը:
Ամփոփելով, վառելիքի բջիջի գերազանց ծակոտկեն կառուցվածքըփրփուր մետաղհոսքի դաշտը զգալի առավելություններ ունի բջիջի նկատմամբ՝ ավանդական «խրամուղի-սրածայր» հոսքային ալիքով թե՛ սենյակային ջերմաստիճանի շահագործման և թե՛ զրոյից ցածր դինամիկ գործարկման պայմաններում:
Մարտկոցի առավելագույն հզորության խտությունը և վերջնական հոսանքի խտությունը սենյակային ջերմաստիճանում ավելացել են մոտ 25%-ով.
Եզրոյից ցածր մեկնարկային պայմաններում, փրփուր մետաղի հոսքի դաշտով մարտկոցների աշխատանքը մեկնարկի ժամանակ ավելի հարթ է, իսկ ցածր ջերմաստիճանի ինքնագործարկման հնարավորությունը զգալիորեն բարելավվում է:
Բացի այդ, փրփուր մետաղական նյութերի համար ավելի օպտիմիզացված մշակումների օգտագործումը, ինչպիսիք են ոսկու երեսպատումը հաղորդունակությունը բարձրացնելու համար, ավելի համապատասխան հիդրոֆոբության և կոռոզիոն դիմադրության բուժում, ևփրփուր նյութերԱկնկալվում է, որ ավելի օպտիմիզացված ծակոտիների չափերով, ծակոտկենությամբ և սեղմման գործակիցներով, ավելի կուժեղացնեն վառելիքի բջիջի գործառնական աշխատանքը և կբարձրացնեն սառը մեկնարկի ցիկլի ամրությունը: