Metalo putplastis – kuro elementų šalto užvedimo efektyvumo pagerinimas

Komercializuotasmetalo putosŠiuo metu yra gera potenciali alternatyva įprastoms kuro elementų bėgelėms dėl savo porėtos mikrostruktūros, didelio poringumo ir gero mechaninio stiprumo.
Pirmiausia buvo išanalizuotas akumuliatoriaus poliarizacijos veikimas normaliomis darbo sąlygomis kambario temperatūroje. Atsižvelgiant į tai, kad katodas yra pagrindinis elektrodas, ribojantis baterijos veikimą, abiejų pavienių elementų anodui naudojami įprasti lygiagretūs srauto keliai, o katodui su nauju nikelio-metalo putplasčio srauto lauku atitinkamai naudojami įprasti lygiagrečiai srautai.
Siekiant aiškiau atspindėti srauto skirtumus ir našumo skirtumus dviejuose srauto laukuose, tyrime buvo naudojamas plonas 1,5 cm × 20 cm dydžio ląstelių srauto laukas (dujos tekėjo išilgai ilgosios pusės), kuris šiek tiek prarado pradinę ląstelę. našumas, todėl ląstelių poliarizacijos našumas nebuvo didelis. Be to, abiejose bandymo ląstelėse buvo naudojamas tas pats MEA (Nafion-112). Dėl didesnio mažo srauto kanalo kreivumo putplasčio metalo srauto lauke slėgio kritimas abiejuose galuose yra didesnis, palyginti su paprastu ilgu tiesioginio srauto kanalu įprastiniame srauto lauke, o tai pagerina dujų tiekimą į katodą, slėgis ir elektrocheminės reakcijos greitis, o tuo pačiu tam tikru laipsniu reikia sunaudoti daugiau slėginio dujų variklio galios ir padidina siurbimo nuostolius. Maksimalus galios tankis yra didesnis ląstelėms sumetalo putplastissrauto laukuose, o esant mažoms srovėms, galios tankis yra šiek tiek mažesnis nei įprastų srauto lauko elementų. Apskritai metalo putplasčio srauto lauko naudojimo pranašumai vis dar yra reikšmingi. Ilgainiui dėl tolygesnio dujų ir skysčio vandens srauto putplasčio metalo srauto lauke praktikoje gali būti naudojamas trumpesnis srauto laukas arba katodo ir anodo vertikalus kryžminis tiekimas (anodo dujos teka išilgai ilgoji tradicinio srauto kanalo pusė, katodo dujos teka išilgai trumposios putų srauto lauko pusės), o tai dar labiau sumažina siurbimo nuostolius, atsirandančius dėl katodo įėjimo ir išėjimo slėgio kritimo, todėl tikimasi, kad padidės akumuliatoriaus našumą ir netgi išlaikyti panašų ar net didesnį galios tankį nei tradicinis srauto kanalas, kurį galima pasiekti ilgainiui. Todėl tikimasi, kad bus pagerintas elementų našumas, išlaikant siurbimo nuostolius, panašius į tradicinio srauto kanalo arba net mažesnius.
Kita vertus, norėdami išspręsti minusinių paleidimo sąlygų susirūpinimą, mes išsamiai palyginame kuro elementų dinaminį paleidimo efektyvumą su putplasčio metalo srauto lauku ir įprastu lygiagrečiu srauto kanalu katode, esant atitinkamai pastovios srovės ir pastovios įtampos režimams.
Kita vertus, esant populiariai minusinei paleidimo sąlygai, mes išsamiai palyginame kuro elementų dinaminį paleidimo našumą su putplasčio metalo srauto lauku ir įprastu lygiagrečiu srauto kanalu katode, esant atitinkamai pastovios srovės ir pastovios įtampos režimams.
Putplasčio-metalo srauto laukas turi puikių pranašumų: stabilus elemento veikimas paleidimo metu ir sėkmingas paleidimas, o priešingai, įprastinis lygiagretaus srauto kanalo elementas su žemesne ir nestabilia elemento išėjimo įtampa veikimo metu pagerina šilumos gamybos greitį ir temperatūrą. kilimo greitis tam tikru mastu, tačiau dėl mažesnio srauto kanalų apledėjimo ir užsikimšimo tikimybė didėja tiesiškai (priklausomai nuo srauto kanalų skaičiaus), todėl jis svyruoja elementų išvesties našumas Tačiau ledo užsikimšimo tikimybė didėja tiesiškai (priklausomai nuo srauto kanalų skaičiaus), todėl ląstelės išvesties našumas svyruoja ir padidėja paleidimo gedimo tikimybė.
Apibendrinant, puiki kuro elemento porėta struktūra suputplasčio metalassrauto laukas turi didelių pranašumų, palyginti su elementu su tradiciniu „tranšėjos keteros“ srauto kanalu tiek kambario temperatūros, tiek minusinės dinaminės paleidimo sąlygomis.
Maksimalus akumuliatoriaus galios tankis ir galutinis srovės tankis kambario temperatūroje padidėja apie 25 %;
Esant minusinei paleidimo sąlygoms, baterijų su putplasčio metalo srauto lauke veikimas yra sklandesnis paleidimo metu, o žemos temperatūros savaiminio paleidimo gebėjimas labai pagerėja.
Be to, naudojamas labiau optimizuotas putplasčio metalo medžiagų apdorojimas, pvz., paauksavimas, siekiant padidinti laidumą, tinkamesnis hidrofobiškumo ir atsparumo korozijai apdorojimas irputplasčio medžiagosTikimasi, kad su optimizuotu porų dydžiu, poringumu ir suspaudimo laipsniais dar labiau sustiprins kuro elemento veikimą ir padidins šalto paleidimo ciklo patvarumą.