低温环境下质子交换膜燃料电池冷启动性能研究

发布时间：2021-01-30 00:05

　　质子交换膜燃料电池在常温环境下具有高效、清洁、可持续等特点,因此小到日常使用的电子产品大到航天设备都出现了燃料电池的身影。然而,当以质子交换膜燃料电池作为动力源的设备在低温（<0℃）环境下运行时,电池会出现难以启动、输出性能下降以及寿命降低等一系列的问题。这些问题会阻碍质子交换膜燃料电池的市场化应用,因此低温启动成为燃料电池研究的一个前沿方向。本文基于在常温环境下输出性能良好的蛇形流场,通过模型分析、数值模拟和实验相结合的方法来研究在不同的环境温度下改变燃料电池工作参数对电池冷启动性能的影响。本文主要工作如下:（1）通过对PEMFC常温环境下流道内部水的形态、水的流动扩散以及在低温环境下液态水相变对电池内传质影响进行分析得出:电池内部温度低于冰点时,催化层和气体扩散层残留的水凝结导致催化层活化面积减少,电池启动性能下降。（2）建立三维、多相PEMFC冷启动数学模型,利用流体仿真软件数值模拟了燃料电池在低温环境下的电流密度分布、压降分布、水热分布以及极化曲线。通过分析环境温度、电池启动电压以及燃料气体化学计量比对电池冷启动性能影响得出:环境温度越低时,催化层上温度变化梯度越大,质子... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氢燃料电池在汽车领域的应用[8]

图 1-2 1839 年格罗夫燃料电池草图[9]代以前，燃料电池的研究一直是处在理论研究和初不断发展，燃料电池理论和类型也在不断的扩充，英国剑桥大学的 Bacon 利用增加燃料的压力来用的水平。上世纪中期是国际航空航天发展的重有着高比功率和高比能量的动力输出装置。燃料电联合技术公司通过培根的专利，成功研制出 Ap氧燃料电池。其后，美国的双子星宇宙飞船也采格（Harry Ihrig）团队以氢氧化钾为电解质、以压lmers 公司制造了一辆 15 千瓦功率的燃料电池拖功率为 5 千瓦具有实际使用价值的燃料电池系统专利，将其用作太空计划中电力和饮用水（反应了人们的恐慌并引发了全新的燃料电池研究热潮gs）研制出首台燃料电池汽车。

22100-200℃）物膜 CH3OH O2/空气 温室~100℃ 酸盐H2/CH4/重整气O2/空气 650~ 700℃ PO4重整气 O2/空气 100~ 200℃ 、稳定化锆CO/H2/CH4O2/空气 90~ 1000℃ 料电池结构及低温启动

【参考文献】：
期刊论文
[1]PEMFC标准单电池流场结构的优化设计[J]. 余意,周斌,潘牧.  电池工业. 2009(04)
[2]汽车新型能源动力系统技术战略与研发进展[J]. 欧阳明高.  内燃机学报. 2008(S1)
[3]燃料电池现状与未来[J]. 衣宝廉.  电源技术. 1998(05)



本文编号：3007850