Shkumë metalike - Përmirësimi i performancës së fillimit të ftohtë të qelizës së karburantit

Komercializuarshkume metalikejanë aktualisht një alternativë e mirë e mundshme për vrapuesit konvencionalë për qelizat e karburantit për shkak të mikrostrukturës së tyre poroze, porozitetit të lartë dhe forcës së mirë mekanike.
Së pari, u analizua performanca e polarizimit të baterisë në kushte normale të punës në temperaturën e dhomës. Duke marrë parasysh që katoda është elektroda kryesore që kufizon performancën e baterisë, rrugët konvencionale të rrjedhës paralele përdoren për anodën e të dy qelizave të vetme, dhe shtigjet konvencionale të rrjedhës paralele përdoren për katodën me një fushë të re të rrjedhës së shkumës nikel-metal, përkatësisht.
Për të pasqyruar më qartë dallimet e rrjedhës dhe ndryshimet e performancës në dy fushat e rrjedhës, studimi përdori një fushë të hollë të rrjedhës së qelizave me një madhësi 1,5 cm × 20 cm (gazrat rrodhën të gjithë përgjatë anës së gjatë), e cila humbi disi qelizën origjinale performanca, dhe për këtë arsye, performanca e polarizimit të qelizave nuk ishte e lartë. Për më tepër, e njëjta MEA (Nafion-112) u përdor për të dyja qelizat në test. Për shkak të lakimit më të lartë të kanalit të vogël të rrjedhës në fushën e rrjedhës së metalit shkumë, rënia e presionit në të dy skajet është më e lartë në krahasim me kanalin e thjeshtë të rrjedhës së gjatë të drejtë në fushën e rrjedhës konvencionale, e cila rrit furnizimin me gaz në katodë, funksionimin presioni dhe shpejtësia e reaksionit elektrokimik, dhe në të njëjtën kohë, duhet të konsumojë më shumë fuqi motori me gaz nën presion në një shkallë të caktuar dhe rrit humbjen e pompimit. Dendësia maksimale e fuqisë është më e lartë për qelizat meshkumë metalikefushat e rrjedhës, ndërsa në rryma të ulëta, densiteti i fuqisë është pak më i ulët se ai i qelizave konvencionale të fushës së rrjedhës. Në përgjithësi, avantazhet e përdorimit të fushës së rrjedhës së shkumës metalike janë ende të rëndësishme. Në planin afatgjatë, për shkak të rrjedhës më uniforme të gazit dhe ujit të lëngshëm në fushën e rrjedhës së metalit shkumë, një fushë rrjedhjeje më e shkurtër mund të përdoret në aplikime praktike, ose përdorimi i furnizimit të kryqëzuar vertikal të katodës dhe anodës (gazi anodë rrjedh përgjatë anën e gjatë të kanalit tradicional të rrjedhës, gazi katodik rrjedh përgjatë anës së shkurtër të fushës së rrjedhës së shkumës), gjë që redukton më tej humbjen e pompimit të shkaktuar nga rënia e presionit të hyrjes dhe daljes së katodës, dhe kështu pritet të realizojë përmirësimin e performancës së baterisë dhe madje të mbajë një densitet të krahasueshëm apo edhe më të lartë të fuqisë se kanali tradicional i rrjedhës, gjë që mund të arrihet në afat të gjatë. Prandaj, pritet të realizohet përmirësimi i performancës së qelizave duke ruajtur humbjen e pompimit të krahasueshme ose edhe më të ulët se ajo e kanalit tradicional të rrjedhës.
Nga ana tjetër, për të adresuar shqetësimin e kushteve të fillimit nën zero, ne krahasojmë në mënyrë gjithëpërfshirëse performancën e ndezjes dinamike të qelizave të karburantit me fushën e rrjedhës së metalit shkumë dhe kanalin konvencional të rrjedhës paralele në katodë në modalitetin e rrymës konstante dhe tensionit konstant, respektivisht.
Nga ana tjetër, për gjendjen popullore të fillimit nën zero, ne krahasojmë në mënyrë gjithëpërfshirëse performancën e ndezjes dinamike të qelizave të karburantit me fushën e rrjedhës së metalit shkumë dhe kanalin konvencional të rrjedhjes paralele në katodë në modalitetin e rrymës konstante dhe tensionit konstant, respektivisht.
Fusha e rrjedhës shkumë-metal tregon avantazhe të shkëlqyera, me performancë të qëndrueshme të qelizës gjatë fillimit dhe fillimit të suksesshëm, ndërsa në të kundërtën, qeliza konvencionale e kanalit me rrjedhje paralele, me tension më të ulët dhe të paqëndrueshëm të daljes së qelizës gjatë funksionimit, përmirëson shkallën e prodhimit të nxehtësisë dhe temperaturën. shkalla e rritjes në një masë të caktuar, por për shkak të kanaleve më të pakta të rrjedhës, mundësia e ngrirjes dhe bllokimit rritet në mënyrë lineare (në varësi të numrit të kanaleve të rrjedhës), e cila çon në performancën e saj të luhatshme të prodhimit të qelizës Megjithatë, gjasat e bllokimit të akullit rriten në mënyrë lineare (në varësi të numrit të kanaleve të rrjedhës), duke rezultuar në një performancë të luhatshme të daljes së qelizës dhe një gjasë në rritje për dështimin e fillimit.
Në përmbledhje, struktura e shkëlqyer poroze e qelizës së karburantit meshkumë metalikefusha e rrjedhës ka avantazhe të rëndësishme mbi qelizën me një kanal rrjedhjeje tradicionale "llogore-kreshtë" si në funksionimin e temperaturës së dhomës ashtu edhe në kushtet dinamike të fillimit nën zero.
Dendësia maksimale e fuqisë dhe densiteti përfundimtar i rrymës së baterisë në temperaturën e dhomës rriten me rreth 25%;
Në kushtet e nisjes nën zero, performanca e baterive me fushën e rrjedhjes së metalit shkumë është më e qetë gjatë nisjes dhe aftësia vetë-nisëse në temperaturë të ulët është përmirësuar shumë.
Për më tepër, përdorimi i trajtimeve më të optimizuara për materialet metalike të shkumëzuara, si p.sh. mbështjellja me ar për të rritur përçueshmërinë, trajtimet më të përshtatshme të hidrofobisë dhe rezistencës ndaj korrozionit, dhe përdorimi imateriale shkumeme madhësi më të optimizuara të poreve, porozitet dhe raporte kompresimi, pritet të forcojë më tej performancën operacionale të qelizës së karburantit dhe të rrisë qëndrueshmërinë e ciklit të fillimit të ftohtë.