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《CEVE说“新”》之 “微孔层（MPL）对高温质子交换膜燃料电池特性的影响”。 (本文引自瑞典隆德大学能源科学系本特·桑登教授等人于2020年2月公开发表论文“Computational analysis of the impact of a micro porous layer (MPL) on the characteristics of a high temperature PEMFC”) 瑞典隆德大学能源科学系本特·桑登教授等人于2020年2月公开发表论文“Computational analysis of the impact of a micro porous layer (MPL) on the characteristics of a high temperature PEMFC”将微孔层（MPL）技术添加进高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFCs）中，并以三维单通道蛇形流场高温质子交换膜燃料电池为研究模型，进一步研究了添加微孔层（MPL）对高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFCs）中热传输和电池性能的影响。 高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFCs）相对于低温环境下工作的质子交换膜燃料电池（PEMFCs），优势在于不用担心其催化剂CO中毒、水管理、热管理以及进气湿度等诸多问题。而高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFCs）面临的主要挑战就是如何在高温下保持质子交换膜的性能。本特·桑登教授等人分别在阴阳极两侧的气体扩散层和催化层中间添加了微多孔层（MPL），使用三维数值单相模型以及试验研究其对电池内部各相传输和电池性能的影响。 通过模拟仿真与试验验证，输出的极化曲线结果如图1所示，可以看出在相同电压条件下，微孔层（MPL）电池的电流密度均高于无微孔层（MPL）电池的电流密度，也就意味着微孔层（MPL）电池的输出功率同样均高于无微孔层电池。 图1.实验数据与模拟仿真对比的极化曲线 而有无微孔层（MPL）这两种情况的电池内部横截面温度如图2所示，当电流密度为0.6A/cm²时，微孔层（MPL）电池的内部横截面温度是要低于无微孔层（MPL）电池的，也说明了微孔层（MPL）的添加可以有效控制电池内部过高的温度，可以使得电池状态更加的稳定。 图2.电池内部横截面温度 最后是有无微孔层（MPL）这两种情况下电池的膜内温度如图3所示，通过图片我们可以清楚的看到，当无微孔层（MPL）时，电池膜内局部最高温度不仅要高于有微孔层（MPL）的电池，而且整个膜的温度分布也没有微孔层（MPL）电池均匀，因此添加了微孔层（MPL）的电池，其稳定性更加出色。 图3.电池内部横截面温度 此项研究结果揭示了在阳极和阴极侧的催化层和气体扩散层之间加入了与气体扩散层不同物理性质的微孔层，可以为高温质子交换膜燃料电池提供一个更均匀的电池内部温度分布，并且能够使电池的最大输出功率增加35%左右。研究成果证明了使用微孔层的有效性，为燃料电池领域的热管理以及提高输出性能提供了参考方向。 原文参考： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468619324247 本文来源【新能源汽车评价规程】版权归原作者所有 |
