質(zhì)子交換膜燃料電池性能影響研究.pdf

1、本文根據(jù)電化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論分析了質(zhì)子交換膜燃料電池的理想工作狀態(tài)和實(shí)際工作狀態(tài)，推導(dǎo)出了氣體流量與電流的關(guān)系式。為研究電池的性能，設(shè)計(jì)了燃料電池測(cè)試系統(tǒng)，并分析了不同的單元測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的影響。分別以純石墨雙極板和石墨復(fù)合材料雙極板組裝了兩臺(tái)千瓦級(jí)的質(zhì)子交換膜電堆，經(jīng)測(cè)漏測(cè)試合格后，根據(jù)計(jì)算得出的活化條件，對(duì)兩電堆分別進(jìn)行了活化和性能對(duì)比分析，得出結(jié)論：石墨復(fù)合材料雙極板電阻率略高于純石墨板，對(duì)電堆的性能影響

2、僅體現(xiàn)在輸出功率和電壓的較小差異，電流為35A時(shí)，功率相差34W；而對(duì)于電堆的穩(wěn)定運(yùn)行和單電池差異則影響很小，總電壓標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.1213V、0.1101V，單片電壓總體標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.042167V和0.043416V。但是石墨復(fù)合雙極板的成本遠(yuǎn)低于后者，從工業(yè)化生產(chǎn)來(lái)看，石墨復(fù)合雙極板材料及其加工工藝具有很大的優(yōu)勢(shì)。 對(duì)石墨復(fù)合雙極板電堆通過(guò)電化學(xué)模型和電堆模型分別重點(diǎn)研究了溫度、壓力和流量對(duì)電堆的運(yùn)行影響，得出結(jié)論：(1

3、)采用陰陽(yáng)極同時(shí)增濕，隨著電堆工作溫度、空氣計(jì)量系數(shù)的增大，電堆性能相應(yīng)的提高。溫度超過(guò)70℃后，電堆性能下降，最佳工作溫度范圍為65℃-70℃；空氣計(jì)量系數(shù)超過(guò)3.0后，電堆性能改善不大，適宜的計(jì)量系數(shù)應(yīng)控制在2.5-3.0；對(duì)于常壓燃料電池，氫氣壓力在略高于常壓范圍內(nèi)變化，電堆性能改變很小。(2)從Fluent模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，該雙極板流道布局對(duì)單電池間的空氣流量分配均勻性影響很小，在高電流運(yùn)行區(qū)，水分布和熱分布對(duì)電堆性能影響