阴极流道对PEM燃料电池性能影响

目的研究阴极流道变化对PEM燃料电池性能的影响,比较不同阴极流道下的PEM燃料电池的性能和稳定性,优化阴极流道,找出阴阳极流道的最佳组合.方法运用燃料电池测试系统测量了PEM燃料电池的性能参数,比较在相同操作参数,相同阳极流道,不同的阴极流道对电池性能的影响.结果阳极交指/阴极交指流场燃料电池性能最好,阳极交指/阴极蛇形流场燃料电池性能其次,阳极交指/阴极平行流场燃料电池性能最低.阳极流道与阴极流道的最佳组合为阳极交指流道、阴极交指流道组成的流场为最佳组合流场.结论实验结果对PEM燃料电池的流道优化组合具有重要的参考作用,为其推广应用提供了参考依据.     

PEM燃料电池多孔介质扩散层分形维数的测定

为了研究质子交换膜燃料电池扩散层多孔材料微结构对仿真结果的影响,首先必须找出一种有效的方法来描述其微结构.尝试应用分形理论表征多孔材料的微结构,介绍了曲线和孔隙面积分形维数的定义,并采用盒维法对2个分形维数进行计算.计算结果表明,扩散层试样的曲线分形维数为1.144 7,面积分形维数为1.927 6.     

燃料电池电极扩散层碳纸性能评价

选择沥青基碳纤维作为制备碳纸的基体材料,控制工艺条件制备一次成型碳纸.对一次成型碳纸进行后处理得到电极扩散层基底碳纸,进行性能评价.结果表明自制碳纸与Toray TGP-H-90碳纸性能没有明显的差异,是一种比较理想的电极扩散层基底材料.     

温度对PEM燃料电池性能的影响

目的研究质子交换膜燃料电池运行中的电池温度、两极加湿温度对电池性能的影响．方法运用质子交换膜电池单体的测试系统进行了不同工作温度、气体加湿温度对电池性能影响的测试实验．结果得到了3个温度在实验条件下。在一定范围、一定间隔内的所有数据组合．结论固定除温度外的所有操作参数条件下。电池工作温度、阴极和阳极的加湿温度对电池性能的影响顺序也是固定的；低电流工作下．电池性能不受操作温度的影响，只与其几何参数有关；电池的极化曲线中存在两个过渡区，过渡区是在一定范围内出现的．实验结果对质子交换膜燃料电池结构的优化和设计具有重要的指导意义．     

脊宽对交指型PEM燃料电池性能的影响

目的 研究质子交换膜燃料电池的流场结构对于提高其性能的影响.方法 实验测试了PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗,并采用等效电路法研究了燃料电池中的欧姆阻抗、法拉第阻抗和电极电双层的电容特性,分析了电池温度和流场脊宽对燃料电池的伏安特性、欧姆阻抗、法拉第阻抗和电极电容特性的影响.结果 研究发现:流场脊宽较大,降低了燃料电池的欧姆阻抗、法拉第阻抗和电极电容特性值.结论 流场脊宽度较大,有利于提高PEM燃料电池的性能研究结果对优化PEM燃料电池电板结构,推动燃料电池的应用具有重要意义.     

交指流场与蛇形流场PEM燃料电池性能比较

目的研究电池温度、加湿温度、气体流量对氢-空交指流场和氢-空蛇形流场PEM燃料电池性能的影响.方法运用燃料电池测试系统测量了PEM燃料电池的性能,分析了电池温度、加湿温度和气体流量对两种流场PEM燃料电池性能的影响.结果在相同操作条件下,欧姆极化区蛇形流场性能优于交指流场,浓度极化区交指流场性能优于蛇形流场.结论交指流场对PEM燃料电池的流场选择具有重要的参考作用,为其推广应用提供实践依据.     

PEMFC梯度扩散层水传输模型的研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC：Proton Exchanges Membrane Fuel Cell）水管理是其可靠高效运行的关键，利用多孔介质毛细压力理论建立了PEMFC梯度扩散层液态水传输模型。在此基础上计算了催化层／扩散层和扩散层／流道界面上相饱和度差值为一定值时不同结构扩散层的液态水通过能力，就扩散层孔隙率对液态水传输的影响进行了分析。认为扩散层的过水流量随孔隙率的增加而增加，同时又随孔隙率的增加而增加。即如果扩散层具有较大孔隙率和较大孔隙率梯度，PEMFC可以发出更大的电流密度，而膜电极可能不会产生水淹现象。     

基于COMSOL的质子交换膜燃料电池梯度扩散层的数值模拟

为了研究质子交换膜燃料电池的扩散层结构对燃料电池导电、排水、导气等性能的影响,利用COMSOL Multiphysics软件对质子交换膜燃料电池进行仿真模拟分析,主要针对扩散层孔隙率沿厚度方向梯度变化的规律及燃料电池阴极侧传质过程和电池性能进行了模拟分析。结果表明：采用梯度结构的扩散层可以减小阴极水淹现象的发生,孔隙率梯度分布的扩散层电池性能优于孔隙率均匀分布的扩散层的电池性能;在平均孔隙率相同时,孔隙率梯度结构变化越大,阴极侧排水能力越强,液态水残留量越少。     

质子交换膜燃料电池气体扩散层的耐久性研究

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)用气体扩散层(Gas Diffusion Layer,GDL)的耐久性问题进行了评述,分析了扩散层老化的原因,并对GDL耐久性的实验研究方法及表征手段进行了总结,最后对GDL的耐久性研究进行了展望.     

质子交换膜燃料电池气体扩散层涂料制备研究

气体扩散层是燃料电池的重要部件之一,为电极反应提供电子、水和气体的三相通道,扩散层涂料的制备直接影响了扩散层的性能.论述了在涂料制备中的几个重要影响因素,为扩散层性能的改进提供了可行的方法.     

流道结构对质子交换膜燃料电池工作性能的影响

质子交换膜燃料电池将氢气分解成氢离子和电子,通过外电路产生电流.流道结构将影响氢气和氧气在燃料电池内的流动状态和分布区域,并最终影响输出电流的大小.针对单流道、平行流道、单蛇形流道和复合蛇形流道的燃料电池进行了模拟计算,分析了气体在流道内的扩散过程和电池输出电压的变化情况,对比了不同流道中氢气、氧气和生成的水的分布情况,以及氢气和氧气的输入速率对输出电流密度和材料利用率的影响,获得了优化的流道结构和工作参数,提高了燃料电池的工作性能.     

重力对质子交换膜燃料电池性能的影响

目的观察重力在采用不同阴极和阳极相对位置时，对PEM燃料电池内水传递的影响，从而得出重力对其性能的影响．方法通过改变电子负载测定输出电压和电流，利用电压／电流密度画出极化曲线．结果对应着阴极在上。阳极在上和阴阳极并排放置这三种相对位置，电池温度、阳极气体加湿温度和阴极气体加湿温度在30℃～80℃之间同步变化，得出六组性能曲线．结论重力对PEM燃料电池内液态水的传递及其性能有影响，电极摆放位置的不同。重力对电池性能的影响程度不同．     

PEM燃料电池操作性能的实验研究

目的研究各种操作参数对电池性能的影响，以便对今后的燃料电池的设计作出有益的参考．方法运用燃料电池测试仪进行了不同电池温度、气体加湿温度、反应气体的流量和电池背压对电池性能影响的实验．结果对实验数据进行绘图．得出了电池的电压一电流密度曲线图．从相应的图中可知道电池性能随操作参数的变化情况．结论一定范围内。升高电池操作温度可以提高电池的性能。但是当电池温度超过气体加湿温度时，升高温度电池性能反而下降；电流密度较低时，升高阳极加湿温度能提高电池的性能；当阴极加湿温度高于电池温度时，升高加湿温度将会降低电池的性能；提高电池的背压可以明显提高电池的性能：一定范围内提高反应气体的流量可以提高电池的性能．     

PEM燃料电池操作性能实验分析

目的研究质子交换膜燃料电池运行中电池的工作压力、反应气体流量对电池性能的影响．方法对质子交换膜电池单体在不同工作压力、不同气体流量下的电池性能变化做了测试并将得到的实验数据进行对比及理论分析．结果通过实验得出了压力和气体流量对电池性能影响的规律曲线．结论PEM燃料电池的性能随着压力的升高而提高．随气体流量的变化，可将曲线划分为气体供应短缺、饱和和过量三个区域．同时按照电流密度计算所得到的气体消耗量可以在实验中得到很好地验证．实验结果对质子交换膜燃料电池结构的优化和设计具有重要的指导意义．     

反应气体流量对PEM燃料电池内部电流分布的影响

电流分布是PEM燃料电池的一个重要性能指标,在线测量电流分布有助于理解电池中的传递现象以及优化电池结构和操作参数.采用电流分布测量垫片技术,实验研究了反应气体流量对单蛇形流场PEM燃料电池内部电流分布的影响.实验结果表明,氢气或空气流量不足时电流密度沿气体流动方向降低;增大气体流量既有利于提高各区域的局部性能,又有利于电流密度的均匀分布.但当氢气流量增大到一定程度后,继续增大氢气流量对电流密度分布和燃料电池性能没有显著影响.     

质子交换膜燃料电池动态模型研究

对近10年内PEMFC从单电池到电池系统的动态模型进行了简要介绍.提出了当前动态模型工作中存在的问题,指出模型工作可能的发展方向1)从微观角度更趋近真实地描述电池内部过程,建立包括电极过程动力学与电化学热力学等的机理模型;2)从宏观的角度发展用于全面描述质子交换膜燃料电池系统的联合数学模型.     

PEM燃料电池的流场设计

质子交换膜燃料电池流场的合理设计有利于组分浓度、电流密度等的均匀分布,从而达到提高电池性能的目的。采用计算流体力学软件Fluent中的PEM模块,对3种常见的流场形式分别从氧气摩尔浓度、膜中水含量和电流密度分布等3个方面进行了综合分析。结果显示,电池性能由高到低依次为:多蛇形I流场、多蛇形II流场和平行流场。该方法可用于指导质子交换膜燃料电池空气流场的优化设计。