質(zhì)子交換膜燃料電池內(nèi)電流趨膚效應(yīng)研究.pdf

1、趨膚效應(yīng)是時變電流通過導(dǎo)體時，引發(fā)導(dǎo)體內(nèi)部電流密度呈非均勻分布的電磁學(xué)現(xiàn)象。在趨膚效應(yīng)的作用下，導(dǎo)體中的電流有向?qū)w表面集中的趨勢。直接反映為：導(dǎo)體的表面電流密度增大，中心電流密度減小。
　　 質(zhì)子交換膜燃料電池的耐久性和壽命是制約其商業(yè)發(fā)展的重要因素，特別是在動態(tài)負(fù)載環(huán)境下，電池性能衰減和壽命變短的問題更加突出。在燃料電池輸出時，一旦電流發(fā)生快速變化，電流波形經(jīng)傅里葉變換，可分解為一個恒穩(wěn)直流量和多個余弦交流分量。而根據(jù)麥克斯

2、韋電磁學(xué)理論：時變正弦(與余弦存在相位差)電流通過導(dǎo)體時，能在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)。因?yàn)橥ㄟ^電池的電流就有含有交流分量。故此推斷：燃料電池在輸出時，電池內(nèi)部可能產(chǎn)生趨膚效應(yīng)。
　　 本文針對燃料電池的集流板材料，研究在直流脈沖方波電流以及直流高頻正弦波形電流下，電流密度在材料徑向分布規(guī)律。電流密度的探測，采用感應(yīng)線圈測出材料內(nèi)徑向各處的感應(yīng)電動勢，并使用電流積分公式計(jì)算出電流密度的大小。從而找出電流密度的分布規(guī)律。
　　

3、圍繞以上幾點(diǎn)，本論文的研究內(nèi)容為直流脈沖方波脈沖和直流正弦變化電流分別通過圓形不銹鋼和石墨集流板材料的實(shí)驗(yàn)測試。使用感應(yīng)線圈測得材料半徑方向上不同位置的感應(yīng)電動勢。并使用電流積分公式計(jì)算得到該點(diǎn)電流密度的大小。找出電流密度的分布規(guī)律。最后繪出電流密度的分布曲線。研究發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)兩種高頻電流在通過石墨和不銹鋼集流板材料時，材料內(nèi)部沿半徑方向的電流密度，從中間向外，電流密度增加；
　　 (2)高頻電流的頻率越高，趨膚