基于二級(jí)管抑制燃料電池負(fù)壓特性的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池作為一種工作效率高、環(huán)境友好、室溫啟動(dòng)快的潔凈能源技術(shù)，目前已成為能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，但是電池的使用壽命是制約其商業(yè)化的重大障礙。隨著PEMFC研究的深入，燃料電池在其工作過程中極容易發(fā)生缺氣，而缺氣會(huì)導(dǎo)致電池產(chǎn)生負(fù)壓。負(fù)壓的出現(xiàn)很可能會(huì)導(dǎo)致催化劑性能的衰減、質(zhì)子交換膜的降解和損壞等現(xiàn)象從而極大地降低燃料電池的使用壽命。因此，為了提高燃料電池的使用壽命，我們應(yīng)該盡量減少缺氣給燃料電池帶來(lái)的傷害。在此，我們提出了采用

2、半導(dǎo)體二極管屏蔽電池缺氣產(chǎn)生的負(fù)壓的方法，通過抑制負(fù)壓以達(dá)到保護(hù)電池的作用。本文主要對(duì)比分析了在電池陽(yáng)極缺氣時(shí)有、無(wú)二極管保護(hù)兩種情況下，PEMFC膜電極所受傷害情況。
　　 本論文主要分三個(gè)部分：第一部分主要介紹了PEMFC的工作原理、結(jié)構(gòu)以及在缺氣情況下負(fù)壓形成的機(jī)理；通過查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于缺氣產(chǎn)生負(fù)壓以及屏蔽負(fù)壓的文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)負(fù)壓對(duì)電池膜電極性能具有較大的影響，同時(shí)概括了二極管屏蔽燃料電池負(fù)壓的機(jī)理。第二部分通過改變氫氣的氣

3、流量研究了陽(yáng)極不同的缺氣量對(duì)電池性能的影響，發(fā)現(xiàn)在氫氣過量系數(shù)為1.1時(shí)，電池開始出現(xiàn)負(fù)壓，并且隨著過量系數(shù)的減少，電池最終穩(wěn)定下來(lái)的負(fù)壓值也逐步減少。通過電池極化曲線的測(cè)試、CV曲線的測(cè)試和SEM、TEM的表征，研究了在過量系數(shù)為0.5時(shí)不同負(fù)壓時(shí)間對(duì)電池膜電極性能的影響，發(fā)現(xiàn)缺氫產(chǎn)生的負(fù)壓對(duì)電池催化層具有較大影響，尤其是對(duì)MEA陰極面催化層傷害更大，并且隨著負(fù)壓時(shí)間的延長(zhǎng)，催化層受到的傷害也顯著增加。第三部分主要研究了二極管存在時(shí)電