高溫質子交換膜燃料電池的瞬態(tài)性能研究.pdf

1、在燃料電池的應用中,傳統(tǒng)的質子交換膜燃料電池(PEMFC)面臨著水管理困難,對CO的耐受性弱等缺點。而高溫質子交換膜燃料電池卻沒有這兩個缺點,首先它是工作在100℃以上,沒有液態(tài)水的產生,水管理比較簡單;其次它對CO的耐受能力要高得多,因此高溫質子交換膜燃料電池逐漸走進人們的視野中。而基于燃料電池在實際中的應用,本文主要研究分析高溫PEMFC在不同條件下的瞬態(tài)響應過程。
　　本文通過建立一個三維非等溫瞬態(tài)模型來分析不同外部條件突變

2、時對電池輸出電流的影響。首先介紹了所使用的物理模型與相應的數(shù)學模型,在這個模型中,考慮了質子交換膜的磷酸摻雜程度,溫度,相對濕度對膜的電導率的影響。其次主要針對這幾方面開展了不同負載突變、溫度突變、壓力突變對電池瞬態(tài)性能的影響。
　　模擬結果表明,在供應氣體足量的情況下,電池對負載突變下的響應非常迅速,而當供應氣體濃度(特別是氧氣摩爾濃度)不足時,響應速度會相應的變慢,而在其它條件相同的情況下,高負載及低濕度時的瞬態(tài)響應更容易達到

3、穩(wěn)定。當環(huán)境溫度發(fā)生突變時,較大的磷酸摻雜程度,較小的負載都會使瞬態(tài)響應達到穩(wěn)定的時間縮短,并且溫度變化的過程是由外至內進行的,越靠近電池內部,其溫度變化越慢。而當相對濕度增加時,會使溫度突變達到穩(wěn)定的時間變長,并且當濕度大到一定程度時,會出現(xiàn)下沖的現(xiàn)象,隨著濕度的增大,這個下沖量也會相應的增大。當進氣壓力變大時,較小的磷酸摻雜程度,較小的入口相對濕度,較大的負載等都會使電池更快的達到穩(wěn)定狀態(tài),而當濕度較大時,電流密度會上升至一個較大值