質子交換膜燃料電池性能影響研究.pdf

1、本文根據電化學熱力學和動力學理論分析了質子交換膜燃料電池的理想工作狀態(tài)和實際工作狀態(tài)，推導出了氣體流量與電流的關系式。為研究電池的性能，設計了燃料電池測試系統(tǒng)，并分析了不同的單元測試系統(tǒng)設計對質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合材料雙極板組裝了兩臺千瓦級的質子交換膜電堆，經測漏測試合格后，根據計算得出的活化條件，對兩電堆分別進行了活化和性能對比分析，得出結論：石墨復合材料雙極板電阻率略高于純石墨板，對電堆的性能影響

2、僅體現在輸出功率和電壓的較小差異，電流為35A時，功率相差34W；而對于電堆的穩(wěn)定運行和單電池差異則影響很小，總電壓標準偏差分別為0.1213V、0.1101V，單片電壓總體標準偏差為0.042167V和0.043416V。但是石墨復合雙極板的成本遠低于后者，從工業(yè)化生產來看，石墨復合雙極板材料及其加工工藝具有很大的優(yōu)勢。 對石墨復合雙極板電堆通過電化學模型和電堆模型分別重點研究了溫度、壓力和流量對電堆的運行影響，得出結論：(1

3、)采用陰陽極同時增濕，隨著電堆工作溫度、空氣計量系數的增大，電堆性能相應的提高。溫度超過70℃后，電堆性能下降，最佳工作溫度范圍為65℃-70℃；空氣計量系數超過3.0后，電堆性能改善不大，適宜的計量系數應控制在2.5-3.0；對于常壓燃料電池，氫氣壓力在略高于常壓范圍內變化，電堆性能改變很小。(2)從Fluent模擬結果和試驗結果來看，該雙極板流道布局對單電池間的空氣流量分配均勻性影響很小，在高電流運行區(qū)，水分布和熱分布對電堆性能影響