Espuma de metal - Melhoria no desempenho de partida a frio de células de combustível

Comercializadoespumas metálicassão atualmente uma boa alternativa potencial aos rotores convencionais para células de combustível devido à sua microestrutura porosa, alta porosidade e boa mecânicaEmforça cal.
Primeiramente, foi analisado o desempenho de polarização da bateria em condições normais de operação à temperatura ambiente. Considerando que o cátodo é o principal eletrodo que restringe o desempenho da bateria, caminhos de fluxo paralelos convencionais são utilizados para o ânodo de ambas as células individuais, e caminhos de fluxo paralelos convencionais são utilizados para o cátodo com um novo revestimento de níquel-metal.Espumacampo de fluxo, respectivamente.
Para refletir mais claramente as diferenças de fluxo e desempenho nos dois campos de fluxo, o estudo utilizou um campo de fluxo de célula delgado com dimensões de 1,5 cm × 20 cm (todos os gases fluíram ao longo do lado longo), o que reduziu um pouco o desempenho original da célula e, portanto, o desempenho de polarização da célula não foi alto. Além disso, o mesmo MEA (Nafion-112) foi utilizado para ambas as células no teste. Devido à maior curvatura do pequeno canal de fluxo no campo de fluxo de espuma metálica, a queda de pressão em ambas as extremidades é maior em comparação com o canal de fluxo longo e reto simples no campo de fluxo convencional, o que melhora o fornecimento de gás para o cátodo, a pressão operacional e a taxa de reação eletroquímica e, ao mesmo tempo, precisa consumir mais potência do motor a gás pressurizado até certo ponto e aumenta a perda de bombeamento. A densidade de potência máxima é maior para células comespuma metálicacampos de fluxo, enquanto em baixas correntes, a densidade de potência é ligeiramente menor do que a das células de campo de fluxo convencionais. No geral, as vantagens de usar um campo de fluxo de espuma metálica ainda são significativas. A longo prazo, devido ao fluxo mais uniforme de gás e água líquida no campo de fluxo de espuma metálica, um campo de fluxo mais curto pode ser usado em aplicações práticas, ou o uso de fornecimento cruzado vertical de cátodo e ânodo (gás anódico flui ao longo do lado longo do canal de fluxo tradicional, gás catódico flui ao longo do lado curto do campo de fluxo de espuma), o que reduz ainda mais a perda de bombeamento causada pela queda de pressão de entrada e saída do cátodo e, portanto, espera-se que realize o aprimoramento do desempenho da bateria e até mesmo mantenha uma densidade de potência comparável ou até maior do que o canal de fluxo tradicional, o que pode ser alcançado a longo prazo. Portanto, espera-se realizar o aprimoramento do desempenho da célula, mantendo a perda de bombeamento comparável ou até menor do que a do canal de fluxo tradicional.
Por outro lado, para abordar a preocupação com condições de partida abaixo de zero, comparamos de forma abrangente o desempenho dinâmico de partida de células de combustível com campo de fluxo de espuma metálica e canal de fluxo paralelo convencional no cátodo sob modos de corrente constante e tensão constante, respectivamente.
Por outro lado, para a popular condição de partida abaixo de zero, comparamos de forma abrangente o desempenho dinâmico de partida de células de combustível com campo de fluxo de espuma metálica e canal de fluxo paralelo convencional no cátodo sob modos de corrente constante e tensão constante, respectivamente.
O campo de fluxo de espuma metálica mostra excelentes vantagens, com desempenho de célula estável durante a inicialização e inicialização bem-sucedida, enquanto, ao contrário, a célula de canal de fluxo paralelo convencional, com tensão de saída de célula mais baixa e instável durante a operação, melhora a taxa de produção de calor e a taxa de aumento de temperatura até certo ponto, mas devido aos menos canais de fluxo, a possibilidade de formação de gelo e entupimento aumenta linearmente (dependendo do número de canais de fluxo), o que leva ao seu desempenho de saída de célula flutuante. No entanto, a probabilidade de entupimento por gelo aumenta linearmente (dependendo do número de canais de fluxo), resultando em um desempenho de saída de célula flutuante e uma maior probabilidade de falha na inicialização.
Em resumo, a excelente estrutura porosa da célula de combustível comespuma metálicaO campo de fluxo tem vantagens significativas sobre a célula com um canal de fluxo tradicional do tipo “trincheira-cumeeira” tanto em operação em temperatura ambiente quanto em condições dinâmicas de inicialização abaixo de zero.
A densidade de potência máxima e a densidade de corrente final doBateriaà temperatura ambiente aumentam cerca de 25%;
Em condições de partida abaixo de zero, o desempenho das baterias com campo de fluxo de espuma metálica é mais suave durante a partida, e a capacidade de partida automática em baixa temperatura é bastante melhorada.
Além disso, o uso de tratamentos mais otimizados para materiais metálicos de espuma, como o revestimento de ouro para melhorar a condutividade, tratamentos mais adequados de hidrofobicidade e resistência à corrosão e o uso demateriais de espumacom tamanhos de poros, porosidade e taxas de compressão mais otimizados, espera-se fortalecer ainda mais o desempenho operacional da célula de combustível e aumentar a durabilidade do ciclo de partida a frio.