Metal Foam - Pagpapahusay ng Pagganap ng Cold Start ng Fuel Cell

Nakomersyalmga bula ng metalay kasalukuyang isang magandang potensyal na alternatibo sa mga maginoo na runner para sa mga fuel cell dahil sa kanilang porous microstructure, mataas na porosity, at magandang mekanikal na lakas.
Una, ang pagganap ng polariseysyon ng baterya sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng pagtatrabaho sa temperatura ng silid ay nasuri. Isinasaalang-alang na ang cathode ay ang pangunahing electrode na naghihigpit sa pagganap ng baterya, ang mga conventional parallel flow path ay ginagamit para sa anode ng parehong single cell, at ang conventional parallel flow path ay ginagamit para sa cathode na may bagong nickel-metal foam flow field, ayon sa pagkakabanggit.
Upang mas malinaw na maipakita ang mga pagkakaiba sa daloy at mga pagkakaiba sa pagganap sa dalawang larangan ng daloy, ang pag-aaral ay gumamit ng isang payat na larangan ng daloy ng cell na may sukat na 1.5 cm × 20 cm (ang mga gas ay dumaloy lahat sa mahabang bahagi), na medyo nawala ang orihinal na selula. pagganap, at samakatuwid, ang pagganap ng cell polarization ay hindi mataas. Bilang karagdagan, ang parehong MEA (Nafion-112) ay ginamit para sa parehong mga cell sa pagsubok. Dahil sa mas mataas na curvature ng maliit na channel ng daloy sa field ng daloy ng foam metal, ang pagbaba ng presyon sa magkabilang dulo ay mas mataas kumpara sa simpleng mahabang tuwid na channel ng daloy sa conventional flow field, na nagpapahusay sa supply ng gas sa cathode, ang operating presyon, at ang rate ng electrochemical reaksyon, at sa parehong oras, kailangan itong kumonsumo ng mas may presyon ng kapangyarihan ng gas engine sa isang tiyak na antas at pinatataas ang pagkawala ng pumping. Mas mataas ang maximum power density para sa mga cell na maymetal na foamflow field, habang nasa mababang agos, ang power density ay bahagyang mas mababa kaysa sa conventional flow field cells. Sa pangkalahatan, ang mga pakinabang ng paggamit ng isang patlang ng daloy ng metal foam ay makabuluhan pa rin. Sa katagalan, dahil sa mas pare-parehong gas at likidong daloy ng tubig sa foam metal flow field, maaaring gamitin ang mas maikling flow field sa mga praktikal na aplikasyon, o ang paggamit ng cathode at anode vertical cross-supply (anode gas na dumadaloy kasama ang mahabang bahagi ng tradisyunal na channel ng daloy, ang cathode gas ay dumadaloy sa maikling bahagi ng foam flow field), na higit na binabawasan ang pagkawala ng pumping na dulot ng pagbaba ng presyon ng pumapasok at labasan ng cathode, at sa gayon ay inaasahan na mapagtanto ang pagpapahusay ng ang pagganap ng baterya, at kahit na mapanatili ang isang maihahambing o mas mataas na density ng kapangyarihan kaysa sa tradisyonal na channel ng daloy, na maaaring makamit sa mahabang panahon. Samakatuwid, inaasahan na mapagtanto ang pagpapahusay ng pagganap ng cell habang pinapanatili ang pagkawala ng pumping na maihahambing sa o kahit na mas mababa kaysa sa tradisyonal na channel ng daloy.
Sa kabilang banda, upang matugunan ang pag-aalala ng mga kondisyon ng pagsisimula ng sub-zero, komprehensibo naming inihambing ang pabago-bagong panimulang pagganap ng mga fuel cell na may foam metal flow field at conventional parallel flow channel sa cathode sa ilalim ng pare-pareho ang kasalukuyang at pare-pareho ang mga mode ng boltahe, ayon sa pagkakabanggit.
Sa kabilang banda, para sa sikat na sub-zero na panimulang kondisyon, komprehensibo naming inihahambing ang dynamic na panimulang pagganap ng mga fuel cell na may foam metal flow field at conventional parallel flow channel sa cathode sa ilalim ng constant current at constant voltage mode, ayon sa pagkakabanggit.
Ang field ng daloy ng foam-metal ay nagpapakita ng mahusay na mga pakinabang, na may matatag na pagganap ng cell sa panahon ng pagsisimula at matagumpay na pagsisimula, habang sa kabaligtaran, ang maginoo na parallel-flow channel cell, na may mas mababa at hindi matatag na boltahe ng output ng cell sa panahon ng operasyon, ay nagpapabuti sa rate at temperatura ng produksyon ng init. pagtaas ng rate sa isang tiyak na lawak, ngunit dahil sa mas kaunting mga channel ng daloy, ang posibilidad ng pag-icing at pagbabara ay tumataas nang linearly (depende sa bilang ng mga channel ng daloy), na humahantong sa pabagu-bagong pagganap ng cell output Gayunpaman, ang posibilidad ng pagbara ng yelo ay tumataas nang linearly (depende sa bilang ng mga channel ng daloy), na nagreresulta sa isang pabagu-bagong pagganap ng output ng cell at isang pagtaas ng posibilidad ng pagkabigo sa pagsisimula.
Sa buod, ang mahusay na buhaghag na istraktura ng fuel cell na mayfoam metalflow field ay may malaking pakinabang kaysa sa cell na may tradisyonal na "trench-ridge" na channel ng daloy sa ilalim ng parehong temperatura ng silid na operasyon at sub-zero dynamic na mga kondisyon ng startup.
Ang maximum power density at ultimate current density ng baterya sa room temperature ay nadagdagan ng humigit-kumulang 25%;
Sa ilalim ng mga kondisyon ng pagsisimula ng sub-zero, ang pagganap ng mga baterya na may foam metal flow field ay mas malinaw sa panahon ng pagsisimula, at ang mababang-temperatura na kakayahang makapagsimula sa sarili ay lubos na napabuti.
Bilang karagdagan, ang paggamit ng mga mas na-optimize na paggamot para sa mga materyales ng foam metal, tulad ng gold plating upang mapahusay ang conductivity, mas naaangkop na hydrophobicity at corrosion resistance treatment, at ang paggamit ngmga materyales ng foamna may mas na-optimize na laki ng butas, porosity, at compression ratio, ay inaasahang higit pang magpapalakas sa performance ng pagpapatakbo ng fuel cell at mapahusay ang tibay ng cold-start cycle.