质子交换膜燃料电池低温储存与启动
发布时间：2021-08-23 16:47
质子交换膜燃料电池（PEMFC）应具有一定的环境适应性,其阴极发生氧还原反应并产生水,在零下的环境中形成冰。然而,这一固有特征严重制约了 PEMFC的商业化进程。因为当燃料电池处于零下环境时,水结冰的主要影响是堵塞多孔电极的微孔、流场和气体流动通道,延长燃料电池的启动时间,加速电池衰减。综合现有的文献报道,对如何使燃料电池快速启动已经有较为充分的研究,而对于低温启动过程中热量传递、启动需要的能耗及利用率研究却比较匮乏。本文将通过比较和研究金属板PEMFC和复合板PEMFC的催化反应冷启动过程,探讨催化反应对不同材料电池启动的影响及其衰减机理。首先组装活性面积为270 cm2五节金属板PEMFC和活性面积312 cm2五节复合板PEMFC,通过热量守恒定律得到其比热容,并在此基础上探究燃料电池低温启动过程中电池吸热、散热、气体带走的热等各部分热量之间存在的平衡关系,通过计算表明催化反应生成热远远大于电池升温所需热量,说明催化反应方法应用于PEMFC低温启动的可行性。其次,通过控制变量法考察了不同混合气计量比对于催化反应低温启动的影响,结果表明当air/H2=1/4的情况下,燃料电池启动速...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４燃料电池内部结冰示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｉｃｉｎｇ?ｏｆＰＥＭＦＣ??
图１．５?２０次不同电密下的循环结果??Ｆｉｇｕｒｅ?ｌ?．５?Ｃｙｃｌｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｕｎｄｅｒ?２０?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ??
??大连交通大学工学硕士学位论文???图１．５为电极面积为４?ｃｍ２的单电池经相对湿度值为５１％，流速为８００?ｍＬ?ｍｉｉｆ１反??应气体吹扫后冷冻循环的结果，三条线分别为开路，５００?ｍＡ＇ｃｍ＿２，１０００?ｍＡ，ｃｍ＿２电密??下，电压随着冷冻解冻循环次数的变化情况。可以看出经过２０次的反应气体吹扫后的??冷冻解冻循环后的电池性能衰减很小，性能不变。??１２［?????｜?—ｂｅｆｏｒｅ?ｆｒｏｚｅｎ??ｉｎ?：：：?！〇；ｈ??＾?—Ｖ－?２０ｔｈ??＾?〇，８?＋?３０ｔｈ??ｌ：Ｘ＼?????１????〇?２００?４００?６００?８００?１０００??ｊ?ｆｍＡ?ｃｍ＂２??图１．６单电池干的反应气吹扫循环结果??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｔｈｅ?ｒｅｓｕｌｔ?ｏｆ?ｐｕｒｇｅ?ｗｉｔｈ?ｄｒｙ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｇａｓ??图１．６为电极面积１２８?ｃｍ２的单电池干的反应气吹扫循环结果。做法为在电池冷冻??前运行稳定后测其极化曲线，在电池温度为２５?°Ｃ时利用干的反应气，流速为２０００－６０００??ｍＬ．ｍｉｎ＿１，使电池进口压力差为０．３?ＭＰａ吹扫０．５－３０分钟，接着将电池放在－１０?°Ｃ环境??下４ｈ，然后解冻进行评价。由图可知，冰冻前后电池性能没有衰减。??然而，并不是说电池中的水含量越低，低温启动性能就越强。过度排水可能导致质??子交换膜严重脱水，这将降低电池性能［３６１。??１．４．２?ＰＥＭＦＣ冷启动方法??燃料电池冷启动能力是其所有关键技术之一，从文献和专利来看，现有的低温启动??策略主要可分为绝热保温［３７，３８］、外源加热供热［３２，３９
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜燃料电池冷启动研究进展[J]. 岳利可,王世学,李林军. 化工进展. 2017(09)
[2]质子交换膜燃料电池零下冷启动研究进展[J]. 张剑波,黄福森,黄俊,赵波,王诚,毛宗强. 化学通报. 2017(06)
[3]质子交换膜燃料电池低温启动特性研究[J]. 王政,殷聪. 东方电气评论. 2016(02)
[4]车用动力电池测试与性能评估技术分析[J]. 钟侃,袁瑞铭,邬小波,田海亭,巨汉基,田晓溪. 华北电力技术. 2015(01)
[5]质子交换膜燃料电池电堆低温起动的仿真研究[J]. 李友才,贾振华,郏国中. 电源技术. 2014(03)
[6]PEM燃料电池堆低温储存与启动方法[J]. 胡章蓉,詹志刚,王慧,潘牧,陈可慧. 电池工业. 2013(06)
[7]燃料电池汽车的现状与发展前景[J]. 孙志英,刘伟峰,王其武,陈月霞. 信息记录材料. 2013(06)
[8]催化燃烧辅助供热的燃料电池低温启动过程[J]. 郑俊生,邓棚,马建新. 同济大学学报(自然科学版). 2013(06)
[9]基于氢气低温催化燃烧的燃料电池低温启动研究进展[J]. 袁庆,郑俊生,马建新. 化工进展. 2013(06)
[10]质子交换膜燃料电池研究现状[J]. 聂明,张连营,李庆,何璧. 表面技术. 2012(03)
硕士论文
[1]固体氧化物燃料电池阳极电解质界面的建模和分析[D]. 欧阳健.华中科技大学 2015
[2]质子交换膜燃料电池冷启动研究[D]. 黄永.武汉理工大学 2008
[3]Nafion-无机氧化物复合膜的制备与电化学性能研究[D]. 赵红.黑龙江大学 2006
本文编号：3358232
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４燃料电池内部结冰示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｉｃｉｎｇ?ｏｆＰＥＭＦＣ??
图１．５?２０次不同电密下的循环结果??Ｆｉｇｕｒｅ?ｌ?．５?Ｃｙｃｌｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｕｎｄｅｒ?２０?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜燃料电池冷启动研究进展[J]. 岳利可,王世学,李林军. 化工进展. 2017(09)
[2]质子交换膜燃料电池零下冷启动研究进展[J]. 张剑波,黄福森,黄俊,赵波,王诚,毛宗强. 化学通报. 2017(06)
[3]质子交换膜燃料电池低温启动特性研究[J]. 王政,殷聪. 东方电气评论. 2016(02)
[4]车用动力电池测试与性能评估技术分析[J]. 钟侃,袁瑞铭,邬小波,田海亭,巨汉基,田晓溪. 华北电力技术. 2015(01)
[5]质子交换膜燃料电池电堆低温起动的仿真研究[J]. 李友才,贾振华,郏国中. 电源技术. 2014(03)
[6]PEM燃料电池堆低温储存与启动方法[J]. 胡章蓉,詹志刚,王慧,潘牧,陈可慧. 电池工业. 2013(06)
[7]燃料电池汽车的现状与发展前景[J]. 孙志英,刘伟峰,王其武,陈月霞. 信息记录材料. 2013(06)
[8]催化燃烧辅助供热的燃料电池低温启动过程[J]. 郑俊生,邓棚,马建新. 同济大学学报(自然科学版). 2013(06)
[9]基于氢气低温催化燃烧的燃料电池低温启动研究进展[J]. 袁庆,郑俊生,马建新. 化工进展. 2013(06)
[10]质子交换膜燃料电池研究现状[J]. 聂明,张连营,李庆,何璧. 表面技术. 2012(03)
硕士论文
[1]固体氧化物燃料电池阳极电解质界面的建模和分析[D]. 欧阳健.华中科技大学 2015
[2]质子交换膜燃料电池冷启动研究[D]. 黄永.武汉理工大学 2008
[3]Nafion-无机氧化物复合膜的制备与电化学性能研究[D]. 赵红.黑龙江大学 2006
本文编号：3358232
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