금속 폼 - 연료 전지 냉간 시동 성능 향상

상용화됨금속 폼다공성 미세 구조, 높은 다공성 및 우수한 메커니즘으로 인해 현재 연료 전지용 기존 러너에 대한 좋은 잠재적 대안입니다.~ 안에칼로리 강도.
먼저, 상온 정상 작동 조건에서 배터리의 분극 성능을 분석했습니다. 양극이 배터리 성능을 제한하는 주요 전극이라는 점을 고려하여, 두 단일 셀의 양극에는 기존의 병렬 유로를, 음극에는 새로운 니켈-금속 전극을 사용하여 기존의 병렬 유로를 사용했습니다.거품각각 유동장.
두 유동장의 유동 차이와 성능 차이를 더욱 명확하게 반영하기 위해, 본 연구에서는 1.5cm × 20cm 크기의 가느다란 셀 유동장(기체가 모두 긴 면을 따라 흐르도록)을 사용했는데, 이는 원래 셀 성능을 다소 저하시켜 셀 분극 성능이 높지 않았습니다. 또한, 두 셀 모두 동일한 MEA(나피온-112)를 사용했습니다. 폼 금속 유동장의 미세 유동 채널의 곡률이 더 높기 때문에, 기존 유동장의 단순하고 긴 직선 유동 채널에 비해 양쪽 끝단의 압력 강하가 더 큽니다. 이는 캐소드로의 가스 공급, 작동 압력 및 전기화학 반응 속도를 향상시키지만, 동시에 일정 수준까지 더 많은 가압 가스 엔진 전력을 소모해야 하므로 펌핑 손실이 증가합니다. 최대 전력 밀도는 다음과 같은 셀에서 더 높습니다.금속 폼유동장에서는 저전류에서 전력 밀도가 기존 유동장 셀보다 약간 낮습니다. 전반적으로 금속 폼 유동장을 사용하는 이점은 여전히 ​​상당합니다. 장기적으로 폼 금속 유동장에서 기체와 액체 물의 흐름이 더욱 균일해지기 때문에 실제 응용 분야에서는 더 짧은 유동장을 사용하거나 양극 및 양극 수직 교차 공급(양극 가스는 기존 유동 채널의 긴 면을 따라 흐르고, 음극 가스는 폼 유동장의 짧은 면을 따라 흐름)을 사용할 수 있습니다. 이는 양극 입구 및 출구 압력 강하로 인한 펌핑 손실을 더욱 줄여 배터리 성능 향상을 실현하고, 장기적으로 기존 유동 채널과 동등하거나 더 높은 전력 밀도를 유지할 수 있을 것으로 예상됩니다. 따라서 기존 유동 채널과 동등하거나 더 낮은 펌핑 손실을 유지하면서 셀 성능 향상을 실현할 수 있을 것으로 예상됩니다.
한편, 영하 시동 조건에 대한 우려를 해소하기 위해, 우리는 각각 정전류 및 정전압 모드에서 음극에 폼 금속 유동장과 기존 병렬 유동 채널을 사용한 연료 전지의 동적 시동 성능을 종합적으로 비교했습니다.
한편, 널리 사용되는 영하 시동 조건에 대해, 우리는 각각 정전류 및 정전압 모드에서 음극에 폼 금속 유동장과 기존 병렬 유동 채널을 갖춘 연료 전지의 동적 시동 성능을 종합적으로 비교합니다.
발포금속 유동장은 시동 시 셀 성능이 안정적이고 시동이 성공하는 등 우수한 장점을 보이는 반면, 기존의 병렬 유동 채널 셀은 운전 중 셀 출력 전압이 낮고 불안정하여 열 생산율과 온도 상승률을 어느 정도 향상시키지만 유동 채널이 적기 때문에 결빙 및 막힘 가능성이 선형적으로 증가(유동 채널 수에 따라 달라짐)하여 셀 출력 성능이 변동하는 문제가 있습니다. 그러나 결빙 막힘 가능성은 선형적으로 증가(유동 채널 수에 따라 달라짐)하여 셀 출력 성능이 변동하고 시동 실패 가능성이 높아집니다.
요약하면, 연료 전지의 우수한 다공성 구조는폼 메탈유동장은 실온 작동 및 영하 동적 시동 조건 모두에서 기존의 "트렌치-리지" 유동 채널을 사용하는 셀에 비해 상당한 이점을 제공합니다.
최대 전력 밀도 및 궁극 전류 밀도배터리실온에서는 약 25% 정도 증가합니다.
영하 시동 조건에서 폼 메탈 유동장을 적용한 배터리의 성능은 시동 시 더욱 원활해지며, 저온 자체 시동 능력도 크게 향상됩니다.
또한 전도성을 높이기 위한 금도금 등 폼 금속 소재에 대한 보다 최적화된 처리, 보다 적절한 소수성 및 내식성 처리,폼 소재더욱 최적화된 기공 크기, 기공률 및 압축 비율을 통해 연료 전지의 작동 성능이 더욱 강화되고 냉간 시동 사이클의 내구성이 향상될 것으로 기대됩니다.