毕业论文(文献翻译)聚合物电解质膜燃料电池

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1、第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）聚合物电解质膜燃料电池摘要由于副产物水的阴极催化剂层（CCL）的存在，要让冷启动高分子电解质膜燃料电池的温度等于0℃是一个挑战。在冷启动条件下（-10℃到0℃）,可以认为特定流速和流场，诱导气体扩散层（GDL）和阴极催化剂层对陆地对流传输。冷启动在-4℃，-6℃和-8℃环境室试验里以恒电流控制电流密度，结果显示，在交叉型流场的冷启动条件下比平行流场下能够提供更好的性能。1简介为了实现燃料电池必须在极端环境中操作，副产物水必须在零度的条件下才能实现。冷冻水可能会导致性能下降，部件损坏。水的形成在阴极催化

2、剂层零度以下运行，研究者开发的冷启动一维分析模型可以整合成一个三维多相流模型。图1显示相邻通道之间的交叉流。还显示计算机建模和仿真研究冷启动现象。气体流量在阴极区，有利于启动。研究发现低电流产生的水少可以延长电池寿命。不过实际的冷启动时间需要更高的余热，通常需要较高电流才能实现。平行流场和相互交叉的流场，之间的主要区别在于，平行流场没有水扩散，而交叉流场诱导对流传输。第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）图2表示研究的温度范围为-30℃到20℃2测试参数和数据分析为了比较平行流场的冷启动性能，必须对效果进行分析。研究表明，在零度以下的温度

3、，它的低饱和度采用高气体流速。比率的尺寸参数是：第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）图3设计过渡流场的测试。流场之间的切换配置是通过打开和关闭阀门实现的。图4测试燃料电池流程图第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）图5显示在80℃曲线之前，冷启动测试并行和交叉流配置。由于考虑改变空气温度，水的生产，对余热生产变化进行了分析评估。对总电荷转移的密度进行了计算：其中，i是电流密度是生产水的密度，F是法拉第常数欧姆电阻浓度的定义：其中VCELL（V）记录电池电压，VOIS预测电压3.实验装置和程序第3

4、1页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）注：Temperature温度CellTemperature电池温度ChamberTemperature室温图6表示电池首次在80℃使用纯氢气和医疗级空气的温度范围。图7表示电池在启动期间0℃到-10℃电流密度的温度范围第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）上图显示并联配置的温度范围。一旦电池操作不稳定将停止注：Currentstep电流Stoichiometry化学计量4结果与讨论图8和图9显示各冷起动的测试性能。性能是通过极化曲线和测试后抓获的。图10显示该试验电池性能的损失。图11，12表示冷启动

5、可变电压，电流密度和电池温度。4.1电池流场性能对比流场的大小可归因于地面更高的对流流速。通过检查图中的温度数据，在平行和互相交叉的情况下，可以有更好的性能。总体而言，在较低的电流密度的情况下，可以设计更好的冷启动，成功的冷启动是在-6℃。表1显示，两者在-6℃第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）的情况下能够成功运行。注：Voltage电压Parallel平行StartTemp开始Interdigitated相互交叉图8表示冷起动测试，并行（蓝色）和相互交叉（红色）的配置下，用于各种温度和密度的步骤：-4℃（a）和（b），-6℃（c）和

6、（D），-8℃（E）和（f）。4.2电流密度的影响流场试验,稍微加热在−2℃到6℃情况下,加热速率温度为−4℃，第一次的运行效率下降。总的来说,阴极温度在温度高于阳极方面有所增加。这是由于氧气还原反应产生的废热。阴极比阳极侧较快上升，这是由于氧还原反应（ORR）。2℃-6℃壳体的阴极温度运行500秒结束。第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）图8测试并行(蓝色)和互相交叉(红色)配

7、置的密度并行数据在-4℃，发挥稳定的性能。在-6℃电池性能容易不稳定，特别是在生产高的电流密度。图中显示小区的入口处的热率为朝向单元的出口地区。图中显示在约200秒大大降低，并且匹配更紧密的加热速率。这种温度特性，大大降低了电池效率。第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第31页黄河科技学院毕业设计（文

8、献翻译）注：Voltage电压Parallel平行CathodeStoic阴极曲线AnodeStoic阳极曲线图中显示80℃的极化曲线,采取冷启动，描述测试之前和之后对电池性能的