Metal Köpük - Yakıt Hücresi Soğuk Başlatma Performans Geliştirme

Ticarileştirilmişmetal köpüklerGözenekli mikro yapıları, yüksek gözeneklilikleri ve iyi mekanik özellikleri nedeniyle yakıt hücreleri için geleneksel koşuculara iyi bir potansiyel alternatiftirler.İçindekal gücü.
İlk olarak, pilin oda sıcaklığında normal çalışma koşulları altında polarizasyon performansı analiz edildi. Katodun pilin performansını kısıtlayan ana elektrot olduğu düşünüldüğünde, her iki tek hücrenin anodu için geleneksel paralel akış yolları kullanılır ve yeni bir nikel-metal ile katot için geleneksel paralel akış yolları kullanılır.Köpükakış alanı sırasıyla.
İki akış alanındaki akış farklarını ve performans farklarını daha belirgin bir şekilde yansıtmak için çalışmada 1,5 cm × 20 cm boyutlarında ince bir hücre akış alanı kullanıldı (gazların hepsi uzun kenar boyunca aktı), bu da orijinal hücre performansını bir şekilde kaybetti ve bu nedenle hücre polarizasyon performansı yüksek değildi. Ek olarak, testteki her iki hücre için aynı MEA (Nafion-112) kullanıldı. Köpük metal akış alanındaki küçük akış kanalının daha yüksek eğriliği nedeniyle, her iki uçtaki basınç düşüşü, geleneksel akış alanındaki basit uzun düz akış kanalına kıyasla daha yüksektir, bu da katoda gaz beslemesini, çalışma basıncını ve elektrokimyasal reaksiyon hızını artırır ve aynı zamanda belirli bir dereceye kadar daha fazla basınçlı gaz motoru gücü tüketmesi gerekir ve pompalama kaybını artırır. Maksimum güç yoğunluğu,metal köpükakış alanları, düşük akımlarda ise güç yoğunluğu geleneksel akış alanı hücrelerinden biraz daha düşüktür. Genel olarak, metal köpük akış alanı kullanmanın avantajları hala önemlidir. Uzun vadede, köpük metal akış alanında daha düzgün gaz ve sıvı su akışı nedeniyle, pratik uygulamalarda daha kısa bir akış alanı kullanılabilir veya katot ve anot dikey çapraz beslemesi (anot gazı geleneksel akış kanalının uzun kenarı boyunca akar, katot gazı köpük akış alanının kısa kenarı boyunca akar) kullanılabilir, bu da katot giriş ve çıkış basınç düşüşünden kaynaklanan pompalama kaybını daha da azaltır ve böylece pil performansının iyileştirilmesini gerçekleştirmesi ve hatta geleneksel akış kanalından karşılaştırılabilir veya daha yüksek bir güç yoğunluğunu koruması beklenir, bu da uzun vadede elde edilebilir. Bu nedenle, geleneksel akış kanalına kıyasla veya daha düşük bir pompalama kaybını korurken hücre performansının iyileştirilmesinin gerçekleştirilmesi beklenmektedir.
Öte yandan, sıfırın altındaki başlatma koşullarının yarattığı endişeyi gidermek için, sabit akım ve sabit voltaj modlarında köpük metal akış alanı ve katotta geleneksel paralel akış kanalına sahip yakıt hücrelerinin dinamik başlatma performansını kapsamlı bir şekilde karşılaştırıyoruz.
Öte yandan, popüler sıfırın altındaki başlatma koşulu için, sabit akım ve sabit voltaj modlarında köpük metal akış alanı ve katotta geleneksel paralel akış kanalına sahip yakıt hücrelerinin dinamik başlatma performansını kapsamlı bir şekilde karşılaştırıyoruz.
Köpük-metal akış alanı, başlatma sırasında kararlı hücre performansı ve başarılı başlatma ile mükemmel avantajlar gösterirken, aksine, çalışma sırasında daha düşük ve kararsız hücre çıkış voltajına sahip geleneksel paralel akışlı kanal hücresi, ısı üretim oranını ve sıcaklık artış oranını belirli bir ölçüde iyileştirir, ancak daha az akış kanalı nedeniyle buzlanma ve tıkanma olasılığı doğrusal olarak artar (akış kanalı sayısına bağlı olarak), bu da dalgalanan hücre çıkış performansına yol açar. Bununla birlikte, buz tıkanma olasılığı doğrusal olarak artar (akış kanalı sayısına bağlı olarak), dalgalanan bir hücre çıkış performansına ve başlatma hatası olasılığının artmasına neden olur.
Özetle, yakıt hücresinin mükemmel gözenekli yapısı,köpük metalAkış alanı, hem oda sıcaklığında çalışma hem de sıfırın altındaki dinamik başlatma koşulları altında geleneksel “siper sırtı” akış kanalına sahip hücreye göre önemli avantajlara sahiptir.
Maksimum güç yoğunluğu ve nihai akım yoğunluğuPiloda sıcaklığında yaklaşık %25 oranında artar;
Sıfırın altındaki başlangıç ​​koşullarında, köpük metal akış alanına sahip akülerin performansı, başlangıç ​​sırasında daha düzgündür ve düşük sıcaklıkta kendi kendine çalışma yeteneği büyük ölçüde iyileştirilir.
Ayrıca, iletkenliği artırmak için altın kaplama gibi köpük metal malzemeler için daha optimize edilmiş işlemlerin kullanımı, daha uygun hidrofobisite ve korozyon direnci işlemleri veköpük malzemelerDaha optimize edilmiş gözenek boyutları, gözeneklilik ve sıkıştırma oranları ile yakıt hücresinin operasyonel performansının daha da güçlendirilmesi ve soğuk başlatma çevriminin dayanıklılığının artırılması bekleniyor.