质子交换膜燃料电池低温启动水热管理特性及优化

作者：罗悦齐; 张嵩; 高丽萍; 俞剑峰

来源：电工技术学报, 2018, 33(11): 2626-2635.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.170517

• 质子交换膜燃料电池堆
• 低温启动
• 一维模型
• 辅助启动

质子交换膜燃料电池在车辆中具有较大的应用潜力。低温启动过程是指燃料电池从较低的初始温度启动,直到稳定工作状态的过程。该过程中的水热管理特性决定燃料电池的输出性能。利用数值仿真方法,建立一个一维多相流电池堆模型,研究不同条件下从10℃低温启动直到升温至80℃的过程中电池启动性能和水热管理特性。结果表明,随着启动过程的进行,电池堆温度分布的不均匀性逐渐凸显。启动初期电压下降,主导因素是显著的电渗拖曳效应(EOD)导致阳极电阻增大。阳极氢-氧催化反应辅助启动,既可使电池堆更快达到正常工作温度,也可为阳极快速加湿,降低电阻,获得更高的输出电压。而阴极氢-氧催化反应辅助启动易导致阴极水淹,因此不利于提高低温启动过程中的水热管理性能。