ლითონის ქაფი - საწვავის უჯრედის ცივი დაწყების მუშაობის გაუმჯობესება

კომერციულილითონის ქაფიამჟამად არის კარგი პოტენციური ალტერნატივა ჩვეულებრივი მორბენალი საწვავის უჯრედებისთვის მათი ფოროვანი მიკროსტრუქტურის, მაღალი ფორიანობის და კარგი მექანიკური სიძლიერის გამო.
პირველ რიგში, გაანალიზდა ბატარეის პოლარიზაციის მოქმედება ნორმალურ სამუშაო პირობებში ოთახის ტემპერატურაზე. იმის გათვალისწინებით, რომ კათოდი არის მთავარი ელექტროდი, რომელიც ზღუდავს ბატარეის მუშაობას, ჩვეულებრივი პარალელური ნაკადის ბილიკები გამოიყენება ორივე ცალკეული უჯრედის ანოდისთვის, ხოლო ჩვეულებრივი პარალელური დინების ბილიკები გამოიყენება კათოდისთვის, შესაბამისად, ნიკელ-ლითონის ქაფის ნაკადის ახალი ველით.
ნაკადის განსხვავებებისა და შესრულების განსხვავებების უფრო მკაფიოდ ასახვისთვის ორ ნაკადის ველში, კვლევამ გამოიყენა თხელი უჯრედის ნაკადის ველი ზომით 1,5 სმ × 20 სმ (გაზები ყველა მიედინებოდა გრძელ მხარეს), რამაც გარკვეულწილად დაკარგა საწყისი უჯრედი. შესრულება და, შესაბამისად, უჯრედის პოლარიზაციის შესრულება არ იყო მაღალი. გარდა ამისა, ტესტში ორივე უჯრედისთვის გამოყენებული იქნა იგივე MEA (Nafion-112). ქაფის ლითონის ნაკადის ველში წვრილი ნაკადის არხის უფრო მაღალი გამრუდების გამო, წნევის ვარდნა ორივე ბოლოზე უფრო მაღალია ჩვეულებრივი დინების ველში უბრალო გრძელი სწორი დინების არხთან შედარებით, რაც აძლიერებს გაზის მიწოდებას კათოდში, მოქმედი წნევა და ელექტროქიმიური რეაქციის სიჩქარე, და ამავდროულად, მას სჭირდება მეტი წნევით გაზის ძრავის ენერგიის მოხმარება გარკვეული ხარისხით და ზრდის სატუმბი დანაკარგს. მაქსიმალური სიმძლავრის სიმკვრივე უფრო მაღალია უჯრედებისთვისლითონის ქაფინაკადის ველები, ხოლო დაბალი დენების დროს, სიმძლავრის სიმჭიდროვე ოდნავ დაბალია, ვიდრე ჩვეულებრივი ნაკადის ველის უჯრედები. საერთო ჯამში, ლითონის ქაფის ნაკადის ველის გამოყენების უპირატესობები ჯერ კიდევ მნიშვნელოვანია. გრძელვადიან პერსპექტივაში, გაზისა და თხევადი წყლის უფრო ერთგვაროვანი ნაკადის გამო ქაფიანი ლითონის ნაკადის ველში, უფრო მოკლე ნაკადის ველი შეიძლება გამოყენებულ იქნას პრაქტიკულ გამოყენებაში, ან კათოდისა და ანოდის ვერტიკალური ჯვარედინი მიწოდების გამოყენება (ანოდური გაზი მიედინება გასწვრივ ტრადიციული ნაკადის არხის გრძელი მხარე, კათოდური გაზი მიედინება ქაფის ნაკადის ველის მოკლე მხარის გასწვრივ), რაც კიდევ უფრო ამცირებს სატუმბი დანაკარგს, რომელიც გამოწვეულია კათოდური შესასვლელი და გამომავალი წნევის ვარდნით, და, შესაბამისად, მოსალოდნელია გააცნობიეროს ბატარეის მუშაობის გაუმჯობესება და შეინარჩუნოს შედარებითი ან თუნდაც უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმძლავრე, ვიდრე ტრადიციული ნაკადის არხი, რაც შეიძლება მიღწეული იყოს გრძელვადიან პერსპექტივაში. აქედან გამომდინარე, მოსალოდნელია, რომ გააცნობიეროს უჯრედის მუშაობის გაუმჯობესება, ხოლო სატუმბი დანაკარგის შენარჩუნებისას შედარებული ან უფრო დაბალი ვიდრე ტრადიციული ნაკადის არხი.
მეორეს მხრივ, ნულოვანი საწყისი პირობების შეშფოთების მიზნით, ჩვენ სრულყოფილად შევადარებთ საწვავის უჯრედების დინამიურ გაშვებას ქაფიანი ლითონის ნაკადის ველთან და ჩვეულებრივი პარალელური დინების არხთან კათოდზე მუდმივი დენის და მუდმივი ძაბვის რეჟიმში, შესაბამისად.
მეორეს მხრივ, პოპულარული ქვე-ნულოვანი საწყისი მდგომარეობისთვის, ჩვენ სრულყოფილად შევადარებთ საწვავის უჯრედების დინამიურ გაშვებას ქაფიანი ლითონის ნაკადის ველთან და ჩვეულებრივი პარალელური დინების არხთან კათოდზე მუდმივი დენის და მუდმივი ძაბვის რეჟიმში, შესაბამისად.
ქაფ-ლითონის ნაკადის ველი აჩვენებს შესანიშნავ უპირატესობებს, უჯრედის სტაბილური ფუნქციონირებით გაშვებისა და წარმატებული გაშვების დროს, ხოლო პირიქით, ჩვეულებრივი პარალელური დინების არხის უჯრედი, ქვედა და არასტაბილური უჯრედის გამომავალი ძაბვით მუშაობის დროს, აუმჯობესებს სითბოს წარმოების სიჩქარეს და ტემპერატურას. აწევის სიჩქარე გარკვეულწილად, მაგრამ ნაკლები ნაკადის არხების გამო, ყინულის და ჩაკეტვის შესაძლებლობა იზრდება ხაზობრივად (დამოკიდებულია ნაკადის არხების რაოდენობაზე), რაც იწვევს უჯრედის გამომავალი ფუნქციონირების ცვალებადობას, თუმცა, ყინულის დაბლოკვის ალბათობა იზრდება ხაზობრივად (დამოკიდებულია ნაკადის არხების რაოდენობაზე), რის შედეგადაც ხდება უჯრედის გამომავალი ფუნქციონირების ცვალებადობა და გაშვების უკმარისობის გაზრდის ალბათობა.
მოკლედ, საწვავის უჯრედის შესანიშნავი ფოროვანი სტრუქტურაქაფი ლითონისნაკადის ველს აქვს მნიშვნელოვანი უპირატესობები უჯრედთან შედარებით, ტრადიციული „თხრილის ქედის“ ნაკადის არხით, როგორც ოთახის ტემპერატურის ფუნქციონირებაში, ასევე ნულამდე დინამიური გაშვების პირობებში.
ოთახის ტემპერატურაზე ბატარეის მაქსიმალური სიმძლავრის სიმკვრივე და დენის საბოლოო სიმკვრივე იზრდება დაახლოებით 25%-ით;
ნულამდე გაშვების პირობებში, ქაფიანი ლითონის ნაკადის ველის მქონე ბატარეების მუშაობა გამარტივებულია დაწყებისას და დაბალ ტემპერატურაზე თვითგაშვების უნარი მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია.
გარდა ამისა, ქაფიანი ლითონის მასალების უფრო ოპტიმიზებული პროცედურების გამოყენება, როგორიცაა მოოქროვილი გამტარობის გასაძლიერებლად, უფრო შესაფერისი ჰიდროფობიურობისა და კოროზიის წინააღმდეგობის სამკურნალო საშუალებების გამოყენება დაქაფის მასალებიუფრო ოპტიმიზებული ფორების ზომებით, ფორიანობით და შეკუმშვის კოეფიციენტებით, მოსალოდნელია, რომ კიდევ უფრო გააძლიეროს საწვავის უჯრედის ფუნქციონირება და გააძლიეროს ცივი დაწყების ციკლის გამძლეობა.