Металл көбік - отын ұяшығының суық іске қосу өнімділігін арттыру

Коммерцияланғанметалл көбіктеріқазіргі уақытта кеуекті микроқұрылымына, жоғары кеуектілігіне және жақсы механикалық беріктігіне байланысты отын элементтеріне арналған кәдімгі жүгіргіштерге жақсы әлеуетті балама болып табылады.
Алдымен бөлме температурасында қалыпты жұмыс жағдайында батареяның поляризациялық өнімділігі талданды. Катодтың аккумулятордың жұмысын шектейтін негізгі электрод екенін ескере отырып, екі ұяшықтағы анод үшін әдеттегі параллель ағын жолдары, сәйкесінше жаңа никель-металл көбік ағыны өрісі бар катод үшін әдеттегі параллель ағын жолдары қолданылады.
Екі ағын өрісіндегі ағын айырмашылықтары мен өнімділік айырмашылықтарын нақтырақ көрсету үшін зерттеуде өлшемі 1,5 см × 20 см (газдардың барлығы ұзын жақ бойымен ағып жатқан), бастапқы ұяшықты біршама жоғалтқан жіңішке ұяшық ағыны өрісі пайдаланылды. өнімділігі, демек, жасушаның поляризация өнімділігі жоғары болмады. Сонымен қатар, сынақта екі жасуша үшін бірдей MEA (Nafion-112) қолданылды. Көбік металл ағынының өрісіндегі ұсақ ағыс арнасының жоғары қисықтығына байланысты, екі шетіндегі қысымның төмендеуі кәдімгі ағын өрісіндегі қарапайым ұзын түзу арнамен салыстырғанда жоғары, бұл катодқа газ беруді күшейтеді, жұмыс істейтін қысым, және электрохимиялық реакция жылдамдығы, және сол уақытта, ол белгілі бір дәрежеде көп қысымды газ қозғалтқыш қуатын тұтыну қажет және айдау шығынын арттырады. Максималды қуат тығыздығы ұяшықтар үшін жоғарырақметалл көбікағындық өрістерде, ал төмен токтарда қуат тығыздығы әдеттегі ағындық өріс ұяшықтарынан сәл төмен. Жалпы алғанда, металл көбік ағынының өрісін пайдаланудың артықшылықтары әлі де маңызды. Ұзақ мерзімді перспективада көбік металл ағынының өрісінде біркелкі газ және сұйық су ағынының арқасында қысқарақ ағын өрісін практикалық қолдануда немесе катодты және анодты тік айқастыруды (анодты газ ағыны бойымен) пайдалануға болады. дәстүрлі ағын арнасының ұзын жағы, катодты газ көбік ағынының өрісінің қысқа жағымен ағып кетеді), бұл катодтың кіріс және шығыс қысымының төмендеуінен туындаған сорғы шығынын одан әрі азайтады, және осылайша батарея өнімділігін арттыруды жүзеге асыру күтілуде, тіпті ұзақ мерзімді перспективада қол жеткізуге болатын дәстүрлі ағын арнасына қарағанда салыстырмалы немесе одан да жоғары қуат тығыздығын сақтайды. Сондықтан, сорғы шығынын дәстүрлі ағын арнасымен салыстырылатын немесе одан да төмен сақтай отырып, ұяшық өнімділігін арттыруды жүзеге асыру күтілуде.
Екінші жағынан, нөлден төмен іске қосу жағдайлары туралы алаңдаушылықты шешу үшін, сәйкесінше тұрақты ток және тұрақты кернеу режимдерінде катодта көбік метал ағынының өрісі және кәдімгі параллель ағын арнасы бар отын ұяшықтарының динамикалық іске қосу өнімділігін жан-жақты салыстырамыз.
Екінші жағынан, танымал нөлден төмен іске қосу шарты үшін, сәйкесінше, тұрақты ток және тұрақты кернеу режимдерінде катодта көбік металл ағынының өрісі және кәдімгі параллель ағын арнасы бар отын ұяшықтарының динамикалық іске қосу өнімділігін жан-жақты салыстырамыз.
Көбік-металл ағынының өрісі іске қосу және сәтті іске қосу кезінде ұяшықтардың тұрақты өнімділігімен тамаша артықшылықтарды көрсетеді, ал керісінше, жұмыс кезінде төменгі және тұрақсыз ұяшық шығыс кернеуі бар кәдімгі параллель ағынды арна ұяшығы жылу өндіру жылдамдығы мен температурасын жақсартады. белгілі бір дәрежеде көтерілу жылдамдығы, бірақ ағын арналарының аз болуына байланысты мұздану және бітелу мүмкіндігі сызықты түрде артады (ағынның санына байланысты арналар), бұл оның құбылмалы ұяшық шығару өнімділігіне әкеледі Дегенмен, мұздың бітелу ықтималдығы сызықты түрде артады (ағын арналарының санына байланысты), нәтижесінде ұяшық шығысының құбылмалы өнімділігі және іске қосу сәтсіздігі ықтималдығы артады.
Қорытындылай келе, отын ұяшығының тамаша кеуекті құрылымы баркөбік металлағындық өріс бөлме температурасында жұмыс істегенде де, динамикалық іске қосудың нөлден төмен жағдайында да дәстүрлі «траншея-жота» ағын арнасы бар ұяшыққа қарағанда айтарлықтай артықшылықтарға ие.
Бөлме температурасында батареяның максималды қуат тығыздығы және соңғы ток тығыздығы шамамен 25% артады;
Нөлден төмен іске қосу жағдайында көбік металл ағыны өрісі бар батареялардың өнімділігі іске қосу кезінде тегіс болады және төмен температурада өздігінен іске қосу мүмкіндігі айтарлықтай жақсарады.
Сонымен қатар, көбік металды материалдарға арналған неғұрлым оңтайландырылған өңдеу әдістерін қолдану, мысалы, өткізгіштікті арттыру үшін алтынмен қаптау, гидрофобтылық пен коррозияға төзімділік өңдеулері жәнекөбік материалдарыоңтайландырылған кеуектер өлшемдері, кеуектілік және қысу коэффициенттері отын ұяшығының жұмыс өнімділігін одан әрі күшейтеді және суық іске қосу циклінің ұзақ мерзімділігін арттырады деп күтілуде.