PEMFC启停工况下的阳极氢空混合区域分析

文档摘要：质子交换膜燃料电池在启停工况下,一般认为,阳极流道中形成氢空界面,产生阴极高电位,导致阴极材料发生电化学腐蚀.实际上,氢气与空气接触时会发生对流与扩散,阳极流道中将形成氢空混合区域.通过推导氢空混合区域的运动学模型与电解质电势分布数学模型,进行氢空混合区域范围、时间及电解质电势数值计算.结果表明,氢空混合区域导致的阴极高电位持续时间远超氢空界面存在时间;对应的电解质电势为-0.304～-0.260V;氢空混合区域的分布范围与持续时间受入口气体流速及流道当量直径影响;当量直径每增加0.1mm,混合区域最大值将增加4mm,整体阴极高电位的持续时间将延长1.25%.以上结果为阳极流场的设计和启停工况下的控制策略提供了理论依据.

Abstract：Underthestart-stopconditionsofprotonexchangemembranefuelcells,itisgenerallyac-knowledgedthatthehydrogen-airfrontformsintheanodeflowchannel,resultinginhighcathodepotential,whichleadstotheelectrochemicalcorrosionofcathodematerials.Infact,whenhydrogencontactswithair,theconvectionanddiffusionoccur,andahydrogen-airmixingregionformsintheanodechannel.Therange,timeandelectrolytepotentialofthehydrogen-airmixingregionwerecal-culatedbyderivingthekinematicsmodelofthehydrogen-airmixingregionandthemathematicalmodeloftheelectrolytepotentialdistribution.Theresultsshowthatthedurationtimeofthecathodehighpotentialcausedbythehydrogen-airmixingregionislongerthantheexistencetimeofthehydrogen-airfront,andthecorrespondingelectrolytepotentialis-0.304--0.260V.Thedistributionrangeanddurationtimeofthehydrogen-airmixingregionareaffectedbytheinletgasflowrateandtheequivalentdiameteroftheflowchannel.Foreach0.1mmincreaseoftheequivalentdiameter,themaximumvalueofthemixingareaincreasesby4mm,andthedurationtimeoftheoverallcathodehighpotentialextendsby1.25%.Theaboveresultsprovidethetheoreticalbasisforthedesignoftheanodeflowchannelandthecontrolstrategyunderstart-stopconditions.

作者：时贞勃   涂重阳   谭金婷   潘牧 Author：SHIZhenbo   TUChongyang   TANJinting   PANMu
作者单位：武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学燃料电池湖北省重点实验室,湖北武汉430070武汉理工大学燃料电池湖北省重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070
刊名：电源技术 ISTICPKU
Journal：ChineseJournalofPowerSources
年，卷(期)：2024, 48(6)
分类号：TM911.4
关键词：质子交换膜燃料电池  氢空混合区域  启停工况  电解质电势  
Keywords：PEMFC  hydrogen-airmixingregion  start-stopcondition  electrolytepotential  
机标分类号：TM911.4O643.36TP273
在线出版日期：2024年7月9日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金PEMFC启停工况下的阳极氢空混合区域分析[
期刊论文]  电源技术--2024, 48(6)时贞勃  涂重阳  谭金婷  潘牧质子交换膜燃料电池在启停工况下,一般认为,阳极流道中形成氢空界面,产生阴极高电位,导致阴极材料发生电化学腐蚀.实际上,氢气与空气接触时会发生对流与扩散,阳极流道中将形成氢空混合区域.通过推导氢空混合区域的运动学...参考文献和引证文献
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关键词：质子交换膜燃料电池,氢空混合区域,启停工况,电解质电势,

2024-10-3 23:20 上传 PEMFC启停工况下的阳极氢空混合区域分析.pdf

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