Metāla putas — degvielas elementu aukstās palaišanas veiktspējas uzlabošana

Komercializētsmetāla putaspašlaik ir laba potenciāla alternatīva parastajām kurināmā elementu sliedēm to porainās mikrostruktūras, augstās porainības un labās mehāniskās izturības dēļ.
Pirmkārt, tika analizēta akumulatora polarizācijas veiktspēja normālos darba apstākļos istabas temperatūrā. Ņemot vērā, ka katods ir galvenais elektrods, kas ierobežo akumulatora darbību, abu vienšūnu anodam tiek izmantoti parastie paralēlie plūsmas ceļi, bet katodam ar jaunu niķeļa-metāla putu plūsmas lauku attiecīgi tiek izmantoti parastie paralēlie plūsmas ceļi.
Lai skaidrāk atspoguļotu plūsmas atšķirības un veiktspējas atšķirības abos plūsmas laukos, pētījumā tika izmantots tievs šūnu plūsmas lauks ar izmēru 1,5 cm × 20 cm (visas gāzes plūda gar garo malu), kas nedaudz zaudēja sākotnējo šūnu. veiktspēju, un tāpēc šūnu polarizācijas veiktspēja nebija augsta. Turklāt testā abām šūnām tika izmantots tas pats MEA (Nafion-112). Tā kā putu metāla plūsmas laukā ir lielāks niecīgā plūsmas kanāla izliekums, spiediena kritums abos galos ir lielāks, salīdzinot ar vienkāršu garo taisnās plūsmas kanālu parastajā plūsmas laukā, kas uzlabo gāzes padevi katodam, spiedienu un elektroķīmiskās reakcijas ātrumu, un tajā pašā laikā tam līdz noteiktai pakāpei ir jāpatērē lielāka spiediena gāzes dzinēja jauda, ​​un tas palielina sūknēšanas zudumus. Maksimālais jaudas blīvums ir lielāks šūnām armetāla putasplūsmas laukos, savukārt pie zemām strāvām jaudas blīvums ir nedaudz zemāks nekā parastajām plūsmas lauka šūnām. Kopumā metāla putu plūsmas lauka izmantošanas priekšrocības joprojām ir ievērojamas. Ilgtermiņā, pateicoties vienmērīgākai gāzes un šķidruma ūdens plūsmai putu metāla plūsmas laukā, praktiskos pielietojumos var izmantot īsāku plūsmas lauku vai izmantot katoda un anoda vertikālo šķērsapgādi (anoda gāze plūst gar tradicionālā plūsmas kanāla garajā pusē katoda gāze plūst gar putu plūsmas lauka īso pusi), kas vēl vairāk samazina sūknēšanas zudumus, ko izraisa katoda ieplūdes un izplūdes spiediena kritums, un tādējādi ir paredzēts uzlabot akumulatora veiktspēju un pat uzturēt salīdzināmu vai pat lielāku jaudas blīvumu nekā tradicionālajam plūsmas kanālam, ko var sasniegt ilgtermiņā. Tāpēc ir sagaidāms, ka tiks uzlabota šūnu veiktspēja, vienlaikus saglabājot sūknēšanas zudumus, kas ir salīdzināmi ar tradicionālo plūsmas kanālu vai pat zemāku par tiem.
No otras puses, lai risinātu bažas par zem nulles sākuma apstākļiem, mēs vispusīgi salīdzinām kurināmā elementu dinamisko palaišanas veiktspēju ar putu metāla plūsmas lauku un parasto paralēlās plūsmas kanālu pie katoda attiecīgi pastāvīgas strāvas un pastāvīga sprieguma režīmos.
No otras puses, populārajam zem nulles sākuma stāvoklim mēs vispusīgi salīdzinām kurināmā elementu dinamisko palaišanas veiktspēju ar putu metāla plūsmas lauku un parasto paralēlās plūsmas kanālu pie katoda attiecīgi pastāvīgas strāvas un pastāvīga sprieguma režīmos.
Putu-metāla plūsmas laukam ir lieliskas priekšrocības, ar stabilu elementu veiktspēju palaišanas laikā un veiksmīgu palaišanu, savukārt, gluži pretēji, parastā paralēlās plūsmas kanāla šūna ar zemāku un nestabilu elementu izejas spriegumu darbības laikā uzlabo siltuma ražošanas ātrumu un temperatūru. kāpuma ātrums zināmā mērā, bet mazākā plūsmas kanālu dēļ apledojuma un aizsērēšanas iespēja lineāri palielinās (atkarībā no plūsmas kanālu skaita), kas noved pie tā svārstībām šūnu izvades veiktspēja Tomēr ledus aizsērēšanas iespējamība palielinās lineāri (atkarībā no plūsmas kanālu skaita), kā rezultātā mainās šūnu izvades veiktspēja un palielinās palaišanas kļūmes iespējamība.
Rezumējot, izcilā porainā kurināmā elementa struktūra arputu metālsplūsmas laukam ir būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar šūnu ar tradicionālo "tranšejas grēdas" plūsmas kanālu gan istabas temperatūras režīmā, gan dinamiskas palaišanas apstākļos.
Akumulatora maksimālais jaudas blīvums un galīgais strāvas blīvums istabas temperatūrā tiek palielināts par aptuveni 25%;
Zem nulles palaišanas apstākļos akumulatoru darbība ar putu metāla plūsmas lauku palaišanas laikā ir vienmērīgāka, un tiek ievērojami uzlabota zemas temperatūras pašstartēšanas spēja.
Turklāt putu metāla materiālu optimizētāku apstrādi, piemēram, zelta pārklājumu, lai uzlabotu vadītspēju, piemērotākas hidrofobitātes un korozijas izturības apstrādes, kā arīputuplasta materiāliParedzams, ka ar optimizētākiem poru izmēriem, porainību un kompresijas pakāpi vēl vairāk uzlabos degvielas šūnas darbības veiktspēju un uzlabos aukstās palaišanas cikla izturību.