धातु फोम - ईन्धन सेल कोल्ड स्टार्ट प्रदर्शन वृद्धि

व्यावसायीकृतधातु फोमहरूहाल तिनीहरूको छिद्रपूर्ण माइक्रोस्ट्रक्चर, उच्च पोरोसिटी, र राम्रो मेकानिकल बलका कारण इन्धन कक्षहरूको लागि परम्परागत धावकहरूको लागि राम्रो सम्भावित विकल्प हो।
पहिलो, कोठाको तापक्रममा सामान्य काम गर्ने अवस्थामा ब्याट्रीको ध्रुवीकरण कार्यसम्पादनको विश्लेषण गरियो। क्याथोड ब्याट्रीको कार्यसम्पादनलाई प्रतिबन्धित गर्ने मुख्य इलेक्ट्रोड हो भनेर विचार गर्दै, परम्परागत समानान्तर प्रवाह मार्गहरू दुबै एकल कक्षहरूको एनोडको लागि प्रयोग गरिन्छ, र परम्परागत समानान्तर प्रवाह मार्गहरू क्रमशः नयाँ निकल-मेटल फोम प्रवाह क्षेत्रको साथ क्याथोडको लागि प्रयोग गरिन्छ।
दुई प्रवाह क्षेत्रहरूमा प्रवाह भिन्नता र कार्यसम्पादन भिन्नताहरूलाई थप स्पष्ट रूपमा प्रतिबिम्बित गर्न, अध्ययनले 1.5 सेमी × 20 सेमी आकारको पातलो सेल प्रवाह क्षेत्र प्रयोग गर्‍यो (सबै ग्यासहरू लामो छेउमा बगेका थिए), जसले केही हदसम्म मूल कक्ष गुमाएको थियो। प्रदर्शन, र त्यसैले, सेल ध्रुवीकरण प्रदर्शन उच्च थिएन। थप रूपमा, एउटै MEA (Nafion-112) परीक्षणमा दुवै कक्षहरूको लागि प्रयोग गरिएको थियो। फोम मेटल फ्लो फिल्डमा सानो प्रवाह च्यानलको उच्च वक्रताको कारण, दुवै छेउमा दबाब ड्रप पारंपरिक प्रवाह क्षेत्रमा साधारण लामो सीधा प्रवाह च्यानलको तुलनामा उच्च हुन्छ, जसले क्याथोडलाई ग्यास आपूर्ति बढाउँछ, सञ्चालन। दबाब, र इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया को दर, र एकै समयमा, यो एक निश्चित डिग्री मा अधिक दबाव ग्यास इन्जिन शक्ति खपत गर्न आवश्यक छ र पम्पिङ घाटा बढ्छ। अधिकतम शक्ति घनत्व कोशिकाहरूको लागि उच्च छधातु फोमप्रवाह क्षेत्रहरू, जबकि कम प्रवाहहरूमा, पावर घनत्व परम्परागत प्रवाह क्षेत्र कोशिकाहरूको भन्दा थोरै कम हुन्छ। समग्रमा, धातु फोम प्रवाह क्षेत्र प्रयोग गर्ने फाइदाहरू अझै महत्त्वपूर्ण छन्। लामो समयसम्म, फोम मेटल फ्लो फिल्डमा अधिक समान ग्यास र तरल पानीको प्रवाहको कारणले, छोटो प्रवाह क्षेत्र व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, वा क्याथोड र एनोड ठाडो क्रस-सप्लाईको प्रयोग (एनोड ग्यासको साथमा प्रवाह हुन्छ। परम्परागत प्रवाह च्यानलको लामो छेउमा, क्याथोड ग्यास फोम प्रवाह क्षेत्रको छोटो छेउमा बग्छ), जसले पम्पिङ हानिलाई थप घटाउँछ। क्याथोड इनलेट र आउटलेट प्रेशर ड्रप, र यसैले ब्याट्री कार्यसम्पादनको बृद्धि महसुस गर्ने अपेक्षा गरिएको छ, र परम्परागत प्रवाह च्यानल भन्दा तुलनात्मक वा उच्च पावर घनत्व पनि कायम राख्न सकिन्छ, जुन लामो समयसम्म हासिल गर्न सकिन्छ। तसर्थ, परम्परागत प्रवाह च्यानलको तुलनामा पम्पिङ हानिलाई तुलनात्मक वा कम राख्ने क्रममा सेल कार्यसम्पादनमा बृद्धि भएको महसुस गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।
अर्कोतर्फ, उप-शून्य सुरूवात अवस्थाहरूको चिन्तालाई सम्बोधन गर्न, हामी क्रमशः स्थिर वर्तमान र स्थिर भोल्टेज मोडहरू अन्तर्गत क्याथोडमा फोम धातु प्रवाह क्षेत्र र परम्परागत समानान्तर प्रवाह च्यानलको साथ ईन्धन कक्षहरूको गतिशील सुरूवात प्रदर्शन तुलना गर्छौं।
अर्कोतर्फ, लोकप्रिय सब-शून्य सुरूवात अवस्थाको लागि, हामी क्रमशः स्थिर वर्तमान र स्थिर भोल्टेज मोडहरू अन्तर्गत क्याथोडमा फोम मेटल फ्लो फिल्ड र परम्परागत समानान्तर प्रवाह च्यानलसँग ईन्धन कक्षहरूको गतिशील सुरूवात प्रदर्शन तुलना गर्छौं।
फोम-मेटल प्रवाह क्षेत्रले उत्कृष्ट फाइदाहरू देखाउँदछ, स्टार्टअप र सफल स्टार्टअपको समयमा स्थिर सेल प्रदर्शनको साथ, जबकि यसको विपरित, परम्परागत समानांतर-प्रवाह च्यानल सेल, अपरेशनको क्रममा कम र अस्थिर सेल आउटपुट भोल्टेजको साथ, ताप उत्पादन दर र तापमान सुधार गर्दछ। एक निश्चित हदसम्म वृद्धि दर, तर कम प्रवाह च्यानलहरूको कारण, आइसिंग र क्लोगिंगको सम्भावना रैखिक रूपमा बढ्छ (मा निर्भर गर्दछ। प्रवाह च्यानलहरूको संख्या), जसले यसको उतार-चढाव सेल आउटपुट कार्यसम्पादनमा पुर्‍याउँछ यद्यपि, बरफ जम्ने सम्भावना रैखिक रूपमा बढ्छ (प्रवाह च्यानलहरूको संख्यामा निर्भर गर्दछ), परिणामस्वरूप सेल आउटपुट प्रदर्शन अस्थिर हुन्छ र स्टार्ट-अप विफलताको बढ्दो सम्भावना हुन्छ। ।
संक्षेप मा, ईन्धन सेल को उत्कृष्ट झरझरा संरचना संगफोम धातुकोठाको तापक्रम सञ्चालन र सब-शून्य गतिशील स्टार्टअप अवस्था दुवै अन्तर्गत परम्परागत "ट्रेन्च-रिज" प्रवाह च्यानल भएको कक्षमा प्रवाह क्षेत्रको महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू छन्।
अधिकतम शक्ति घनत्व र कोठाको तापमानमा ब्याट्रीको अन्तिम वर्तमान घनत्व लगभग 25% ले बढेको छ;
सब-शून्य सुरूवात अवस्थाहरूमा, फोम मेटल फ्लो फिल्डको साथ ब्याट्रीहरूको प्रदर्शन सुरु गर्दा सहज हुन्छ, र कम-तापमान स्व-सुरु गर्ने क्षमता धेरै सुधारिएको छ।
थप रूपमा, फोम धातु सामग्रीहरूको लागि अधिक अनुकूलित उपचारहरूको प्रयोग, जस्तै चालकता बढाउन सुनको प्लेटिङ, थप उपयुक्त हाइड्रोफोबिसिटी र जंग प्रतिरोध उपचारहरू, र प्रयोग।फोम सामग्रीथप अप्टिमाइज्ड पोर साइज, पोरोसिटी र कम्प्रेसन रेसियोको साथ, इन्धन सेलको परिचालन कार्यसम्पादनलाई अझ बलियो बनाउने र कोल्ड-स्टार्ट साइकलको स्थायित्व बढाउने अपेक्षा गरिएको छ।