Металева піна - підвищення ефективності холодного запуску паливних елементів

Комерціалізованийметалеві пінив даний час є хорошою потенційною альтернативою звичайним бігунам для паливних елементів завдяки їхній пористій мікроструктурі, високій пористості та хорошій механічній міцності.
Спочатку було проаналізовано поляризаційні характеристики батареї за нормальних робочих умов при кімнатній температурі. Враховуючи, що катод є основним електродом, який обмежує продуктивність батареї, звичайні паралельні шляхи потоку використовуються для анода обох окремих елементів, а звичайні паралельні шляхи потоку використовуються для катода з новим полем потоку нікель-металевої піни відповідно.
Щоб більш чітко відобразити різницю в потоках і відмінності в продуктивності в двох полях потоку, у дослідженні використовувалося поле потоку тонкої комірки розміром 1,5 см × 20 см (усі гази текли вздовж довгої сторони), яке дещо втратило початкову комірку. продуктивність, і, отже, продуктивність поляризації клітини була невисокою. Крім того, той самий MEA (Nafion-112) використовувався для обох клітин у тесті. Завдяки вищій кривизні крихітного каналу потоку в полі потоку пінометалу падіння тиску на обох кінцях вище порівняно з простим довгим прямим каналом потоку в звичайному полі потоку, що покращує подачу газу до катода, робочий тиску та швидкості електрохімічної реакції, і в той же час він потребує споживання більшої потужності газового двигуна під тиском до певної міри, що збільшує втрати накачування. Максимальна щільність потужності вище для комірок зметалева пінаполя потоку, тоді як при малих струмах щільність потужності трохи нижча, ніж у звичайних комірок поля потоку. Загалом, переваги використання поля потоку металевої піни все ще значні. У довгостроковій перспективі завдяки більш рівномірному потоку газу та рідкої води в полі течії пінометалу коротше поле течії може бути використане в практичних застосуваннях або використання вертикального перехресного подачі катода та анода (анодний газ тече вздовж довга сторона традиційного каналу потоку, катодний газ тече вздовж короткої сторони поля потоку піни), що додатково зменшує втрати накачування, спричинені падінням тиску на вході та виході катода, і, таким чином, очікується реалізація покращення продуктивності батареї та навіть підтримувати порівнянну або навіть вищу щільність потужності, ніж традиційний канал потоку, чого можна досягти в довгостроковій перспективі. Таким чином, очікується реалізація підвищення продуктивності клітини при збереженні втрат накачування, порівнянних або навіть нижчих, ніж у традиційному каналі потоку.
З іншого боку, щоб усунути занепокоєння щодо умов запуску під нульовим рівнем, ми всебічно порівнюємо динамічні характеристики запуску паливних елементів із полем потоку пінометалу та звичайним паралельним каналом потоку на катоді в режимах постійного струму та постійної напруги відповідно.
З іншого боку, для популярних умов запуску при мінусовій температурі ми всебічно порівнюємо динамічні характеристики запуску паливних елементів із полем течії пінометалу та звичайним паралельним каналом потоку на катоді за режимів постійного струму та постійної напруги відповідно.
Поле потоку пінометалу демонструє чудові переваги, завдяки стабільній продуктивності комірки під час запуску та успішному запуску, тоді як, навпаки, звичайна комірка з каналом паралельного потоку з нижчою та нестабільною вихідною напругою комірки під час роботи покращує швидкість виробництва тепла та температуру. швидкість підйому до певної міри, але через меншу кількість каналів потоку ймовірність обмерзання та засмічення зростає лінійно (залежно від кількості каналів потоку), що призводить до змінна продуктивність клітини. Проте ймовірність забивання льодом зростає лінійно (залежно від кількості каналів потоку), що призводить до коливання продуктивності клітини та збільшення ймовірності невдачі при запуску.
Таким чином, відмінна пориста структура паливного елемента зпінометалПоле потоку має значні переваги в порівнянні з коміркою з традиційним каналом потоку «тренч-хребет» як при кімнатній температурі, так і при мінусових умовах динамічного запуску.
Максимальна щільність потужності та гранична щільність струму батареї за кімнатної температури збільшуються приблизно на 25%;
За умов запуску з мінусовою температурою продуктивність акумуляторів із полем потоку пінометалу є більш плавною під час запуску, а здатність до самозапуску при низьких температурах значно покращується.
Крім того, використання більш оптимізованих методів обробки спінених металевих матеріалів, таких як золоте покриття для підвищення провідності, більш відповідні гідрофобні та корозійні обробки, а також використанняспінені матеріализ більш оптимізованими розмірами пор, пористістю та коефіцієнтами стиснення, як очікується, ще більше підвищить експлуатаційні характеристики паливного елемента та підвищить довговічність циклу холодного запуску.