Kovová pena - Vylepšenie výkonu palivového článku pri studenom štarte

Komercializovanékovové penysú v súčasnosti dobrou potenciálnou alternatívou ku konvenčným bežcom pre palivové články vďaka ich poréznej mikroštruktúre, vysokej pórovitosti a dobrej mechanickej pevnosti.
Najprv sa analyzoval polarizačný výkon batérie za normálnych pracovných podmienok pri izbovej teplote. Vzhľadom na to, že katóda je hlavnou elektródou, ktorá obmedzuje výkon batérie, sú pre anódu oboch jednotlivých článkov použité konvenčné paralelné prietokové cesty a pre katódu s novým prúdovým poľom z niklovo-kovovej peny, resp.
Na zreteľnejšie vyjadrenie rozdielov v prietoku a výkonnostných rozdieloch v dvoch prietokových poliach sa v štúdii použilo štíhle prietokové pole bunky s veľkosťou 1,5 cm × 20 cm (všetky plyny prúdili pozdĺž dlhej strany), ktoré trochu stratilo pôvodnú bunku. výkon, a preto výkon polarizácie buniek nebol vysoký. Okrem toho bola pre obe bunky v teste použitá rovnaká MEA (Nafion-112). V dôsledku vyššieho zakrivenia malého prietokového kanála v poli prúdenia penového kovu je pokles tlaku na oboch koncoch vyšší v porovnaní s jednoduchým dlhým priamym prietokovým kanálom v konvenčnom prietokovom poli, čo zlepšuje prívod plynu ku katóde, tlak a rýchlosť elektrochemickej reakcie a zároveň potrebuje do určitej miery spotrebovať viac výkonu stlačeného plynového motora a zvyšuje čerpaciu stratu. Maximálna hustota výkonu je vyššia pre články skovová penaprietokové polia, zatiaľ čo pri nízkych prúdoch je hustota výkonu o niečo nižšia ako pri konvenčných prietokových poliach. Celkovo sú výhody použitia prietokového poľa kovovej peny stále významné. Z dlhodobého hľadiska, vďaka rovnomernejšiemu prúdeniu plynu a kvapalnej vody v poli prúdenia penového kovu, možno v praktických aplikáciách použiť kratšie prúdové pole alebo použitie vertikálneho priečneho napájania katódy a anódy (anódový plyn prúdi pozdĺž dlhej strane tradičného prietokového kanála prúdi katódový plyn pozdĺž krátkej strany poľa prietoku peny), čo ďalej znižuje čerpaciu stratu spôsobenú poklesom tlaku na vstupe a výstupe katódy, a preto sa očakáva, že dôjde k zvýšeniu výkonu batérie a dokonca udržiavať porovnateľnú alebo dokonca vyššiu hustotu výkonu ako pri tradičnom prietokovom kanáli, ktorú je možné dosiahnuť z dlhodobého hľadiska. Preto sa očakáva, že dôjde k zvýšeniu výkonu článku pri zachovaní čerpacej straty porovnateľnej alebo dokonca nižšej ako pri tradičnom prietokovom kanáli.
Na druhej strane, aby sme vyriešili problém štartovacích podmienok pod nulou, komplexne porovnávame dynamický štartovací výkon palivových článkov s prúdovým poľom penového kovu a konvenčným paralelným prietokovým kanálom na katóde v režimoch konštantného prúdu a konštantného napätia.
Na druhej strane, pre populárny štartovací stav pod nulou, komplexne porovnávame dynamický štartovací výkon palivových článkov s prúdovým poľom penového kovu a konvenčným paralelným prietokovým kanálom na katóde v režime konštantného prúdu a konštantného napätia.
Penovo-kovové prietokové pole vykazuje vynikajúce výhody so stabilným výkonom článku pri spustení a úspešnom spustení, zatiaľ čo naopak konvenčný kanálový článok s paralelným prietokom s nižším a nestabilným výstupným napätím článku počas prevádzky zlepšuje rýchlosť výroby tepla a teplotu. rýchlosť stúpania do určitej miery, ale v dôsledku menšieho počtu prietokových kanálov sa lineárne zvyšuje možnosť tvorby námrazy a upchávania (v závislosti od počtu prietokových kanálov), čo vedie k jeho kolísaniu výstupného výkonu buniek Pravdepodobnosť zanášania ľadom sa však zvyšuje lineárne (v závislosti od počtu prietokových kanálov), výsledkom čoho je kolísavý výkon článku a zvýšená pravdepodobnosť zlyhania pri spustení.
Stručne povedané, vynikajúca porézna štruktúra palivového článku spenový kovprietokové pole má významné výhody v porovnaní s článkom s tradičným prietokovým kanálom „priekopovým hrebeňom“ pri prevádzke pri izbovej teplote aj pri podmienkach dynamického spúšťania pod nulou.
Maximálna hustota výkonu a konečná prúdová hustota batérie pri izbovej teplote sa zvýši približne o 25 %;
Pri štartovacích podmienkach pod nulou je výkon batérií s prúdovým poľom penového kovu počas štartovania plynulejší a schopnosť samoštartovania pri nízkej teplote sa výrazne zlepšuje.
Okrem toho použitie optimalizovanejších úprav pre penové kovové materiály, ako je pokovovanie zlatom na zvýšenie vodivosti, vhodnejšie úpravy hydrofóbnosti a odolnosti proti korózii a použitiepenové materiálys optimalizovanejšími veľkosťami pórov, pórovitosťou a kompresnými pomermi sa očakáva ďalšie posilnenie prevádzkového výkonu palivového článku a zvýšenie životnosti cyklu so studeným štartom.