PEMFC直条流场水分布可视化研究

采用大面积(120cm2)透明质子交换膜燃料电池(PEMFC),研究了阴极直条流场内液态水的传递行为,通过测量不同位置流道进、出口压降,分析了流场内不均匀水分布。本方法可实时、在线、直接观察流道内液滴出现、积累及排出过程,得到实际工况下的实时液态水分布,将非常有助于流场设计和电池操作条件优化。结果表明,液态排水是一间歇过程,只有当液滴达到临界体积才会随反应气体排出。稳定运行状态下,液态水在流场内呈不均匀分布,主要集中于流场中下部区域,其他区域几乎没有液态水。     

PEMFC直通道流场结构对电池性能的影响

利用电池实验方法考察了直通道流场的通道深度、流场细密化、通道宽度以及分配沟宽度等结构参数对128cm2氢-空PEM电池性能的影响,同时与数学模型的计算结果相比较,二者表现出相同的变化趋势。实验结果表明,在一定范围内,随着流场通道宽度和通道深度的减小、分配沟宽度的增大,电池性能上升;流场细密化有利于电池性能的提高。     

采用常规条形流场的质子交换膜燃料电池阴极数值模拟(Ⅱ)电池性能影响因素的分析

利用已建立的数学模型考察了阴极扩散特性参数、阴极流场几何参数、电极电阻、催化剂活性、流道上O₂浓度变化对H₂-Air PEMFCs性能的影响.计算表明,增大氧有效扩散系数、减小扩散层厚度可增大电池的工作电流密度;提高氧还原反应交换电流密度、减小电极电阻、优化流道尺寸可改善电池性能;沿反应气体流动方向逐渐增加MEA的催化剂负载量可提高电流密度分布的均匀性.     

常压氢空自增湿燃料电池用复合质子交换膜

以多孔聚四氟乙烯(PTFE)与Nafion树脂复合制备基底层,在基底层两侧喷涂含有纳米级担载型Pt-SiO2催化剂和Nafion树脂的浆料以形成功能层,所得复合膜(20μm)具有三层复合结构.在常压干态氢气、空气操作条件下,具有三层结构的复合膜(Pt-SiO2/NP)和不含有催化剂的Nation/PTFE(NP)膜的自增湿燃料电池的峰值比功率分别达0.6、0.3 W/cm2,开路电压分别为0.96、0.92 V.采用透射电子显微镜法(TEM)、扫描电子显微镜法(SEM)对膜结构以及利用热重分析(TGA)对膜含水量分别进行表征,同时对膜机械性能以及氧气渗透率进行了测试.     

常规流场质子交换膜燃料电池阴极二维两相流模型

对采用常规条形流场的H₂-Air PEMFC阴极建立了二维两相流模型,控制方程耦合了电传导方程、O₂和气态H₂O的对流-扩散方程、多孔介质连续性方程以及液态H₂O输运方程.利用模型计算了阴极扩散层中O₂浓度、气态H₂O浓度、电流密度以及液态水饱和度的分布,分析了扩散层中H₂O的传递方式及各组分浓度分布的特点.     

PEMFC流场结构对电池性能的影响

在PEMFC中,阴极的流场对电池性能有着重大的影响。好的阴极流场能更有效的排出电池内部生成水并大大提高电池的输出功率。在原有流场的基础上设计出具有不同特点的新型流场,再利用H2-空气PEMFC单电池进行实验比较各种流场的性能,同时对直通道和蛇型流场分别在雷诺数Re和进出口压差进行分析。比较压差与电池排水的关系,得出较高压差具有较好的电池性能。     

质子交换膜燃料电池内水传递影响因素分析

通过大面积质子交换膜燃料电池(PEMFC)的水平衡实验研究,考察了不同操作条件,如电池阴极增湿温度、电池操作温度及阴阳极压差对水在阴阳极间迁移行为及对电池输出性能的影响。实验结果表明,提高电池阴极增湿温度,促进了水向阳极的扩散,在一定程度上可提高电池的性能,但同时增大了电池的水淹程度;提高电池操作温度促进反应生成水向阳极的迁移并提高了电池性能;减小阳极压力以增大阴阳极压差可促进水向阳极迁移,但压差对水的迁移行为影响不大。     

中小型变频器的选择与使用

通过对变频器的结构与系统的介绍 ,闸述了在选择和使用变频器时应注意的事项 ,给出了正确使用中、小型变频器的方法     

高次谐波在电力系统的危害及防治

根据近年来日益增多的家用电器对电网造成的异常运行 ,采取相应的措施加以防范。     

增湿温度与气体流速对PEMFC阴极流道内液态水分布及排水影响

通过直条单流道可视化PEM单池研究了阴极流道内液态水的传递行为，给出了液态排水与流道进、出口压降间的直接关系。结合可视化与压降测量，开发一种评价流道内液态水积累及排出的新方法，考察了增湿温度与气体流速对流道内液态水分布及排水的影响。随着增湿温度提高，存水区域由流道下部向进口扩展。对于给定流道，存在一特定流速。在该流速下液滴临界直径与流道尺寸相当，流道内液态水积累最严重。在本实验条件下，该特定流速为2 m·s^-1。为了及时排出液态水，气体流速不能低于3 m·s^-1。