(2-6) 上式中R为气体常数,其值为8.314 ,F是法拉第常数,其值为96485 C/mol,T为热力学温度, , 分别是阳极与阴极处的氢气压力。
从(2-6)式可以看出,在相同的气体压力下,燃料电池的电压与电池温度呈线性增长关系。实际上,随着温度升高,提高了电催化剂铂的活性,而且氢、氧反应气体的扩散速度也相应的加大,所以电化学反应的速度变快了。高温时,有利于阴极反应生成水的排出,克服了电极淹没问题。还有就是质子交换膜内水的扩散速度也加快,使水在质子交换膜内的分布趋于均匀,加快了质子的传导速率,同时电解质的欧姆阻抗降低,使电池内部电阻降低,从而增强了燃料电池的放电性能,提高化学能至电能的转化效率。
但是,目前PEMFC广泛采用的是Nafion膜,它的耐温程度有限,它的运行温度一般在0~80℃之间,超过这个温度,其热稳定性和质子传导性能严重下降,对燃料电池的性能有很大的影响。还有就是温度升高肯定会影响燃料电池内部的湿度,温度过高会造成膜脱水,导致质子交换膜的湿度不够,从而使质子交换膜的传导率降低。所以,我们应该根据实际的情况严格控制PEMFC电池堆的温度在正常范围之内,在正常范围之内找到合适的点,使PEMFC的性能达到最佳。
(5)气体湿度对PEMFC的影响。PEMFC在工作过程中,从阳极形成的氢离子将透过质子交换膜至阴极。质子必须与水结合,才能透过膜到达阴极。透过膜的质子数越多,与质子一起从阳极到达阴极的水也就越多。还有,由于水的渗透,质子交换膜的阳极侧的水减少,在阴极一侧,由于水的渗透和反应生成的水,使得阴极的水增多。在实际的工作中,水总是从质子交换膜的阳极侧渗透到阴极侧,导致膜的阳极侧脱水。一旦质子交换膜失水,其电导率下降,电池的欧姆压降也会增大,催化剂的活性也会降低。为了使膜不失水,就要想办法在阳极侧补充因水迁移而减少的水量。所以,阳极氢气必须进行增湿。如果以空气代替纯氧时,空气中的氧气含量较少,为了得到较高的氧气浓度,一般都要增大空气的流速,没有加湿的气体使得阳极到阴极的水迁移量更大,导致质子交换膜在阳极失水更严重。所以,阴极空气也必须进行增湿。但对气体的增湿要有限度,要严格控制气体增湿的程度不要过量,否则会淹没电极,破坏电化学反应,导致燃料电池堆不能正常工作,甚至难以工作。我们应根据实际的情况调节进入燃料电池气体的湿度,使燃料电池的性能得到提高。
(6)气体排放对电池堆性能的影响。在电池堆内部,随着电化学反应的不断进行,不参加反应的废气(主要是水蒸气和一些杂质气体)会越聚越多。一方面,为了防止废气稀释反应气体的浓度、妨碍反应气体的扩散,必须适时排放废气。另一方面,反应气体生成的水蒸气是电池堆内部湿度的重要影响因素,为防止湿度太高,以致淹没电极,也必须适时排放废气。废气排放时,高速气流会带走大量的水气,如果排放太频繁,导致排放带走的水气大于增湿与反应生成的水气,则膜会因干燥而失水,损坏电池堆的放电性能,因此排放量与排放时间间隔必须适宜。
- 上一篇:Matlab/Simulink三相功率因数校正电路设计研究仿真
- 下一篇:simulink电动汽车再生制动能量回收系统研究
-
-
-
-
-
-
-
大众媒体对公共政策制定的影响
河岸冲刷和泥沙淤积的监测国内外研究现状
电站锅炉暖风器设计任务书
java+mysql车辆管理系统的设计+源代码
当代大学生慈善意识研究+文献综述
中考体育项目与体育教学合理结合的研究
十二层带中心支撑钢结构...
杂拟谷盗体内共生菌沃尔...
乳业同业并购式全产业链...
酸性水汽提装置总汽提塔设计+CAD图纸