催化层厚度对质子交换膜燃料电池性能影响的数值研究

作者：王娜; 张文; 王宇新

来源：化学工业与工程, 2017, 34(03): 80-87.

DOI：10.13353/j.issn.1004.9533.20151068

• 质子交换膜燃料电池
• 阴极催化层厚度
• 单位面积催化层的Pt载量
• Pt在Pt/C颗粒中的质量分数
• 功率输出

采用一维稳态宏观均相模型,首次对不同阴极催化层(CCL)厚度的质子交换膜燃料电池(PEMFC)在全操作电流范围内的功率输出进行了计算和比较。在催化层中各相的体积比不变的前提下,催化层厚度以2种方式变化:一是变化单位面积催化层内的Pt载量;二是变化Pt在碳载铂(Pt/C)催化剂颗粒中的质量分数。2种方式的模拟结果均表明,催化层较厚的PEMFC具有较高的功率输出。但是从提高催化剂利用率角度考虑,第1种催化层厚度变化方式中催化层越薄催化剂利用率越高,第2种方式相反。在本研究设定的CCL参数范围内,最适宜厚度催化层在整个电流密度范围内都使PEMFC有最高的功率输出。

• 单位
  化学工程联合国家重点实验室; 天津大学