Ефект на овлажняването и нагряването на клетката върху експлоатационната стабилност на горивната клетка с полимерна електролитна мембрана

Ефект на овлажняването и нагряването на клетката върху експлоатационната стабилност на горивната клетка с полимерна електролитна мембрана

Комерсиализацията на PEM горивна клетка се възпрепятства от няколко фактора, които включват съхранение на водород, вода и управление на топлината, отравяне на катализатора, корозия в медни колектори на ток сред факторите, проблемът с управлението на водата възниква главно поради генерирането на вода (т.е. наводнение) поради електрохимични реакции, което води до забавяне на скоростта на електрохимичната реакция, което води до ефективно намаляване на производството. Следователно проблемът с управлението на водата на горивната клетка PEM също трябва да бъде проучен подробно и трябва да се намерят решения за по-добро комерсиализиране на технологията на горивната клетка PEM. Методи като прочистване на водата, натрупана в анодната страна по време на работата на горивната клетка PEM може да подпомогне управлението на водата и поддържането на стабилна работа на клетката, многобройни други фактори, включително работна температура, налягане и овлажняване на газовия поток, са известни, че оказват значително влияние върху производителността на горивната клетка PEM. Разбирането на въздействието на тези фактори върху работата на горивните клетки е от решаващо значение за подобряване на производителността на PEM горивните клетки. Работната температура на клетката оказва драстично влияние върху електрическата и термичната ефективност, както и върху производителността на PEM горивната клетка, експериментално илюстрирано как работната температура на клетката е повлияла на поляризационната крива, когато входящите газови реагенти са били нагрети до 75°C, 80°C, 85 °C и 90 °C. Установено е, че за умерени до високи плътности на тока, производителността на горивните клетки се увеличава значително с повишаване на температурата на клетката.

Те откриха, че времето на цикъла на капките драстично намалява от 14 s на 0,5 s, когато температурата на клетката се повишава от 25 ° C на 75 ° C. И установи, че повишаването на работната температура от 120°C на 200°C подобрява ефективността на горивната клетка; въпреки това се твърди, че оптималната работна температура е в диапазона 160°C -180°C, за да се получи висока плътност на мощността и по-ниски разходи за поддръжка.

Добре известно е, че работата на PEM горивната клетка ще бъде значително повлияна от овлажняването на катодната и анодната страна, тъй като то контролира водния баланс в клетката. За да се подобри водният баланс в клетката, водата, генерирана в клетката по време на нейната работа, се използва за хидратация на реагента и се счита за самоовлажняване. Самоовлажняването намалява необходимостта от осигуряване на външна система за овлажняване. По този начин теглото, както и цената на системите с горивни клетки PEM, могат да бъдат намалени до голяма степен. Много изследователска работа е фокусирана върху експериментите и разработените модели за разбиране на ефекта от самоовлажняването върху работата на PEM горивната клетка. Изследва разпределението на водата в клетката при работа със сух газ чрез измерване на количеството вода от страна на анода и катода и потвърди, че при различни работни условия обратната дифузия на вода към анода е основният механизъм за управление на водата в самоовлажняващата се горивна клетка PEM.