Metal Foam - Bränslecell Kallstart Prestandaförbättring

Kommersialiseradmetallskumär för närvarande ett bra potentiellt alternativ till konventionella löpare för bränsleceller på grund av deras porösa mikrostruktur, höga porositet och goda mekaniska hållfasthet.
Först analyserades batteriets polarisationsprestanda under normala arbetsförhållanden vid rumstemperatur. Med tanke på att katoden är huvudelektroden som begränsar batteriets prestanda, används konventionella parallella flödesvägar för anoden för båda enstaka cellerna, och konventionella parallella flödesvägar används för katoden med ett nytt nickel-metallskumflödesfält.
För att mer distinkt återspegla flödesskillnaderna och prestandaskillnaderna i de två flödesfälten använde studien ett smalt cellflödesfält med en storlek på 1,5 cm × 20 cm (gaserna strömmade alla längs långsidan), som något förlorade den ursprungliga cellen prestanda, och därför var cellpolarisationsprestandan inte hög. Dessutom användes samma MEA (Nafion-112) för båda cellerna i testet. På grund av den högre krökningen av den lilla flödeskanalen i skummetallflödesfältet är tryckfallet i båda ändarna högre jämfört med den enkla långa raka flödeskanalen i det konventionella flödesfältet, vilket förbättrar gastillförseln till katoden, driften tryck och hastigheten för den elektrokemiska reaktionen, och samtidigt måste den förbruka mer trycksatt gasmotorkraft till en viss grad och ökar pumpförlusten. Den maximala effekttätheten är högre för celler medmetallskumflödesfält, medan vid låga strömmar är effekttätheten något lägre än den för konventionella flödesfältceller. Sammantaget är fördelarna med att använda ett metallskumflödesfält fortfarande betydande. På lång sikt, på grund av det mer enhetliga gas- och flytande vattenflödet i skummetallflödesfältet, kan ett kortare flödesfält användas i praktiska tillämpningar, eller användningen av vertikal korsförsörjning av katod och anod (anodgas strömmar längs långsidan av den traditionella flödeskanalen, katodgas strömmar längs kortsidan av skumflödesfältet), vilket ytterligare minskar pumpförlusten som orsakas av katodens inlopps- och utloppstryckfall, och förväntas således realisera förbättringen av batteriets prestanda, och till och med behålla en jämförbar eller till och med högre effekttäthet än den traditionella flödeskanalen, vilket kan uppnås på lång sikt. Därför förväntas det inse förbättringen av cellprestanda samtidigt som pumpförlusten bibehålls jämförbar med eller till och med lägre än den för den traditionella flödeskanalen.
Å andra sidan, för att ta itu med problemet med startförhållanden under noll, jämför vi utförligt den dynamiska startprestandan för bränsleceller med skummetallflödesfält och konventionell parallellflödeskanal vid katoden under konstant ström respektive konstant spänning.
Å andra sidan, för det populära starttillståndet under noll, jämför vi utförligt den dynamiska startprestandan för bränsleceller med skummetallflödesfält och konventionell parallellflödeskanal vid katoden under konstant ström respektive konstant spänning.
Flödesfältet av skummetall visar utmärkta fördelar, med stabil cellprestanda under uppstart och framgångsrik uppstart, medan tvärtom, den konventionella parallellflödeskanalcellen, med lägre och instabil cellutgångsspänning under drift, förbättrar värmeproduktionshastigheten och temperaturen stighastighet till viss del, men på grund av de färre flödeskanalerna ökar möjligheten för isbildning och igensättning linjärt (beroende på antalet flödeskanaler), vilket leder till att fluktuerande cellutgångsprestanda Sannolikheten för istilltäppning ökar dock linjärt (beroende på antalet flödeskanaler), vilket resulterar i en fluktuerande cellutgångsprestanda och en ökad sannolikhet för startfel.
Sammanfattningsvis den utmärkta porösa strukturen hos bränslecellen medskummetallflödesfältet har betydande fördelar jämfört med cellen med en traditionell "trench-ridge" flödeskanal under både rumstemperaturdrift och dynamiska startförhållanden under noll.
Batteriets maximala effekttäthet och slutströmtäthet vid rumstemperatur ökas med cirka 25 %;
Under startförhållanden under noll är prestandan för batterier med skummetallflödesfält jämnare under start, och självstartsförmågan vid låg temperatur förbättras avsevärt.
Dessutom, användningen av mer optimerade behandlingar för skummetallmaterial, såsom guldplätering för att förbättra ledningsförmågan, mer lämpliga behandlingar för hydrofobicitet och korrosionsbeständighet, och användningen avskummaterialmed mer optimerade porstorlekar, porositet och kompressionsförhållanden, förväntas ytterligare stärka bränslecellens driftsprestanda och förbättra hållbarheten för kallstartscykeln.