金属フォーム - 燃料電池のコールドスタート性能の向上

商業化された金属フォーム多孔質微細構造、高い多孔性、優れた機械的性質により、燃料電池用の従来のランナーの優れた代替品として期待されています。でcalの強さ。
まず、室温での通常の動作条件下での電池の分極性能を分析した。電池の性能を制限する主電極である正極を考慮し、両単セルの負極には従来の並列流路を採用し、正極には新しいニッケル金属電極を用いた従来の並列流路を採用した。フォームそれぞれ流れ場。
2つの流路における流量差と性能差をより明確に反映するため、本研究では1.5cm×20cmの細長いセル流路（ガスはすべて長辺に沿って流れる）を使用しました。これにより、本来のセル性能が多少損なわれ、セル分極性能は高くありませんでした。また、試験では両方のセルに同じMEA（Nafion-112）を使用しました。発泡金属流路の微細流路の曲率が高いため、従来の流路の単純な長い直線流路と比較して、両端の圧力降下が大きくなります。これにより、カソードへのガス供給量、動作圧力、および電気化学反応速度が向上しますが、同時に、ある程度の加圧ガスエンジン電力を消費する必要があり、ポンピング損失が増加します。最大出力密度は、発泡金属流路のセルの方が高くなります。金属フォーム従来の流路セルと比較して、低電流時には出力密度がわずかに低くなりますが、全体として、金属フォーム流路を使用する利点は依然として大きくなっています。長期的には、発泡金属流路内のガスと液体の水の流れがより均一になるため、実用的にはより短い流路を使用できます。また、カソードとアノードの垂直クロスサプライ（アノードガスは従来の流路の長辺に沿って流れ、カソードガスは発泡流路の短辺に沿って流れる）を使用することで、カソードの入口と出口の圧力降下によるポンピング損失がさらに低減し、バッテリー性能の向上が期待されます。さらに、長期的には、従来の流路と同等かそれ以上の出力密度を維持できます。したがって、従来の流路と同等かそれ以下のポンピング損失を維持しながら、セル性能の向上を実現できます。
一方、氷点下の始動条件に関する懸念に対処するために、定電流モードと定電圧モードのそれぞれにおいて、カソードにおける発泡金属流路と従来の平行流路を備えた燃料電池の動的始動性能を総合的に比較します。
一方、一般的な氷点下の始動条件については、定電流モードと定電圧モードのそれぞれにおいて、カソードにおける発泡金属流路と従来の平行流路を備えた燃料電池の動的始動性能を総合的に比較します。
フォームメタル流路は、起動時のセル性能が安定し、起動が成功するなど、優れた利点があります。一方、従来の並列流路セルは、動作中のセル出力電圧が低く不安定であるため、熱発生率と温度上昇率はある程度改善されますが、流路の数が少ないため、氷結や目詰まりの可能性が直線的に増加します (流路の数によって異なります)。そのため、セル出力性能が変動し、起動に失敗する可能性が高くなります。
まとめると、燃料電池の優れた多孔質構造は、発泡金属このフロー フィールドは、室温での動作と氷点下の動的起動条件の両方において、従来の「トレンチ リッジ」フロー チャネルを備えたセルに比べて大きな利点があります。
最大電力密度と極限電流密度は、バッテリー室温では約25%増加します。
氷点下の始動条件下では、発泡金属流路を備えたバッテリーの始動時の性能がよりスムーズになり、低温自己始動能力が大幅に向上します。
さらに、導電性を高めるための金メッキ、より適切な疎水性および耐腐食性処理、および発泡材料より最適化された細孔サイズ、多孔度、および圧縮比により、燃料電池の動作性能がさらに強化され、コールドスタートサイクルの耐久性が向上することが期待されます。