Efectul umidificării și încălzirii celulei asupra stabilității operaționale a celulei de combustibil cu membrană cu electrolit polimeric

Efectul umidificării și încălzirii celulei asupra stabilității operaționale a celulei de combustibil cu membrană cu electrolit polimeric

Comercializarea Pilă de combustibil PEM este împiedicată de câțiva factori, care includ stocarea hidrogenului, managementul apei și termice, otrăvirea catalizatorului, coroziunea în colectoarele de curent din cupru printre factori, problema gospodăririi apei apare în principal din cauza generării apei (adică, inundațiilor) din cauza electrochimice. reacții, ceea ce duce la încetinirea vitezei de reacție electrochimică, ducând la o scădere efectivă a producției. Prin urmare, problema gestionării apei a celulei de combustibil PEM ar trebui, de asemenea, studiată în detaliu și ar trebui găsite soluții pentru o mai bună comercializare a tehnologiei celulei de combustibil PEM, metode precum purjarea apei acumulate în partea anodului în timpul funcționării celulei de combustibil PEM. poate ajuta la gestionarea apei și la menținerea funcționării stabile a celulei. Mulți alți factori, inclusiv temperatura de funcționare, presiunea și umidificarea fluxului de gaz, sunt cunoscuți a avea un impact semnificativ asupra performanței celulei de combustibil PEM. Înțelegerea impactului acestor factori asupra operațiunilor pilei de combustibil este crucială pentru îmbunătățirea performanței celulei de combustibil PEM. Temperatura de funcționare a celulei are un impact dramatic asupra eficienței electrice și termice, precum și asupra performanței celulei de combustibil PEM, a ilustrat experimental modul în care temperatura celulei de funcționare a afectat curba de polarizare atunci când reactanții gazului de intrare au fost încălziți la 75°C, 80°C, 85. °C și 90°C. S-a descoperit că pentru densități de curent moderate până la mari, performanța celulei de combustibil a crescut considerabil odată cu creșterea temperaturii celulei.

Ei au descoperit că timpul ciclului picăturilor a scăzut drastic de la 14 s la 0,5 s când temperatura celulei a crescut de la 25 ° C la 75 ° C. Și a constatat că creșterea temperaturii de funcționare de la 120°C la 200°C a îmbunătățit eficiența celulei de combustibil; cu toate acestea, temperatura optimă de funcționare a fost susținută a fi în intervalul 160°C -180°C pentru a obține o densitate de putere mare și costuri de întreținere mai mici.

Este bine cunoscut faptul că performanța celulei de combustie PEM va fi influențată semnificativ de umidificarea pe părțile catodului și anodului, deoarece controlează echilibrul apei din interiorul celulei. Pentru a îmbunătăți echilibrul apei în interiorul celulei, apa generată în interiorul celulei în timpul funcționării acesteia a fost utilizată pentru hidratarea reactanților și este considerată auto-umidificare. Auto-umidificarea reduce necesitatea furnizării unui sistem de umidificare extern. Astfel, greutatea, precum și costul sistemelor de celule de combustibil PEM, pot fi reduse într-o mare măsură. Multe lucrări de cercetare s-au concentrat asupra experimentelor și au dezvoltat modele pentru a înțelege efectul auto-umidificării asupra performanței celulei de combustibil PEM. A examinat distribuția apei în celulă în funcționarea cu gaz uscat prin măsurarea cantității de apă pe părțile anodului și catodului și a confirmat că, într-o varietate de condiții de funcționare, retrodifuzia apei către anod a fost mecanismul principal de gestionare a apei. în celula de combustibil PEM auto-umidificată.