趨膚效應(yīng)對(duì)燃料電池催化劑影響的研究.pdf

1、目前質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)在運(yùn)行工程會(huì)遇到大量的動(dòng)態(tài)工況，特別是在作為車載發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將面臨著66％-80％的動(dòng)態(tài)工況。質(zhì)子交換膜燃料電池的動(dòng)態(tài)輸出會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部動(dòng)態(tài)電流的產(chǎn)生。本論文對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池在動(dòng)態(tài)時(shí)的輸出電流波形進(jìn)行分析，將電池的輸出電流簡(jiǎn)化為矩形波形和正弦波形電流。對(duì)電池雙極板石墨材料和不銹鋼材料通入正弦波形電流，利用電磁法測(cè)試出雙極板材料內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后利用數(shù)學(xué)計(jì)算方法計(jì)算出雙極板材料內(nèi)的電流密度。為了解趨

2、膚效應(yīng)對(duì)燃料電池催化劑層的影響，本文將催化劑層放置在產(chǎn)生趨膚效應(yīng)的不銹鋼材料內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)經(jīng)過(guò)測(cè)試的催化劑層不同位置催化劑進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試和TEM表征。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及主要結(jié)論如下：
　　 (1)質(zhì)子交換膜燃料電池在動(dòng)態(tài)工況中會(huì)產(chǎn)生矩形和正弦型的動(dòng)態(tài)電流。石墨材料和不銹鋼材料在動(dòng)態(tài)正弦波電流作用下會(huì)出現(xiàn)電流密度分布不均，電流密度分布不均的情況與測(cè)試材料的材質(zhì)和電流的頻率相關(guān)。材質(zhì)導(dǎo)電率越高，電流頻率越大，電流密度分

3、布越不均勻。通過(guò)對(duì)比測(cè)試材料內(nèi)實(shí)驗(yàn)和趨膚效應(yīng)下理論的電流密度分布得出，質(zhì)子交換膜燃料電池在動(dòng)態(tài)工況中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)電流會(huì)引起電池內(nèi)部趨膚效應(yīng)的產(chǎn)生。質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)電流引起電池內(nèi)部的趨膚效應(yīng)，趨膚效應(yīng)導(dǎo)致電流密度分布不均。
　　 (2)電流密度分布不均將影響催化劑層上不同位置催化劑的電化學(xué)活性面積和Pt的粒徑分布。在電流密度大的地方，催化劑的電化學(xué)活性面積下降明顯，催化劑顆粒粒徑明顯增大。動(dòng)態(tài)電流的電流越大，電流頻率越高，邊緣