低氢气计量比下车载工况燃料电池电堆耐久性研究

发布时间：2017-08-30 02:07

  本文关键词：低氢气计量比下车载工况燃料电池电堆耐久性研究

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【摘要】：考察了1.9 k W质子交换膜燃料电池电堆在低氢气化学计量比,电流快速连续变载条件下的耐久性。在244 h工况运行后,在电流密度为800 m A×cm-2的条件下,电堆单电池平均电压从0.616 V下降到0.464 V,衰退率为0.623m V×h~(-1),由此可见电堆出现快速性能衰退。在实验过程中,车载工况使得电堆阴阳极进气压力以及进气温度出现明显波动,从而导致膜电极组件(MEA)遭受周期性的机械应力与热应力冲击。此外,在氢气化学计量比为1.05条件下,电流快速连续加载会导致供气系统响应迟缓,气体供应不及时,甚至导致燃料局部供应不足,这可加剧载体碳腐蚀。极化曲线、循环伏安法(CV)测试、电化学交流阻抗谱(EIS)表征发现,电化学活性面积的下降引起了电堆的快速、不可逆的衰退。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)表征显示阳极催化层厚度变薄,阴阳极催化剂颗粒出现不同程度的长大。可见,在车载工况下,由于低氢气计量比引起的局部缺氢,加速了碳载体腐蚀,并使Pt颗粒的团聚以及流失,影响燃料电池性能。
【作者单位】： 同济大学新能源汽车工程中心;同济大学汽车学院;华东理工大学资源与环境学院;
【关键词】： 燃料电池 耐久性 阳极计量比 碳腐蚀
【基金】：国家高技术研究发展计划项目(2012AA110501) 科技支撑项目(2013BAG15B00) 汉高基金教席
【分类号】：TM911.4
【正文快照】： 1前言质子交换膜燃料电池拥有运行温度低、启动迅速、能量转换效率高和环境友好等特点,然而耐久性是阻碍燃料电池发展的一大瓶颈问题,燃料电池寿命需要达到5000 h才能满足车用动力系统的要求[1]。降低车载燃料电池系统氢气计量比有助于提高氢气利用效率,缩减储氢系统体积,提高

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