趨膚效應(yīng)對燃料電池催化劑影響的研究.pdf

1、目前質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)在運行工程會遇到大量的動態(tài)工況，特別是在作為車載發(fā)動機時，將面臨著66％-80％的動態(tài)工況。質(zhì)子交換膜燃料電池的動態(tài)輸出會導(dǎo)致電池內(nèi)部動態(tài)電流的產(chǎn)生。本論文對質(zhì)子交換膜燃料電池在動態(tài)時的輸出電流波形進行分析，將電池的輸出電流簡化為矩形波形和正弦波形電流。對電池雙極板石墨材料和不銹鋼材料通入正弦波形電流，利用電磁法測試出雙極板材料內(nèi)的磁感應(yīng)強度，然后利用數(shù)學(xué)計算方法計算出雙極板材料內(nèi)的電流密度。為了解趨

2、膚效應(yīng)對燃料電池催化劑層的影響，本文將催化劑層放置在產(chǎn)生趨膚效應(yīng)的不銹鋼材料內(nèi)進行測試，并對經(jīng)過測試的催化劑層不同位置催化劑進行電化學(xué)性能測試和TEM表征。
　　 實驗結(jié)果及主要結(jié)論如下：
　　 (1)質(zhì)子交換膜燃料電池在動態(tài)工況中會產(chǎn)生矩形和正弦型的動態(tài)電流。石墨材料和不銹鋼材料在動態(tài)正弦波電流作用下會出現(xiàn)電流密度分布不均，電流密度分布不均的情況與測試材料的材質(zhì)和電流的頻率相關(guān)。材質(zhì)導(dǎo)電率越高，電流頻率越大，電流密度分

3、布越不均勻。通過對比測試材料內(nèi)實驗和趨膚效應(yīng)下理論的電流密度分布得出，質(zhì)子交換膜燃料電池在動態(tài)工況中產(chǎn)生的動態(tài)電流會引起電池內(nèi)部趨膚效應(yīng)的產(chǎn)生。質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)電流引起電池內(nèi)部的趨膚效應(yīng)，趨膚效應(yīng)導(dǎo)致電流密度分布不均。
　　 (2)電流密度分布不均將影響催化劑層上不同位置催化劑的電化學(xué)活性面積和Pt的粒徑分布。在電流密度大的地方，催化劑的電化學(xué)活性面積下降明顯，催化劑顆粒粒徑明顯增大。動態(tài)電流的電流越大，電流頻率越高，邊緣