质子交换膜燃料电池的物化一致性强化机理与氧气-电子混合通道电极的数字化设计（英文）

作者：包志铭; 谢彪; 李伟卓; 钟生辉; 樊林浩; Chasen Tongsh; 高非^*; 杜青; Mohamed Benbouzid; 焦魁^*

来源：Science Bulletin, 2023, 68(03): 266-275.

随着质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的不断提升,其内部的物-化过程在活化表面上的分布一致性逐渐变差.对此,本工作对PEMFC性能与物-化一致性随多孔电极结构及传输性质的变化展开研究,对两种受压条件下多孔电极形变引发的PEMFC内部的关键物化参数的变化进行了观测与分析.研究发现, PEMFC物-化不一致问题源于反应物、离子/电子的同时需求与分离输运之间的矛盾.因此,本工作提出增强电极内气、电的混合传输以提升物-化一致性的理论解决方法,并设计了一种新型混合通道电极,通过调整电极在流场沟下、脊下区域的气、电的传输阻力,实现气、电传输通道的高度混合.该设计大幅(40%)提升了物-化一致性,但同时牺牲了少量(3.2%)的性能.此外,上述研究均基于本工作自主开发的PEMFC数字化平台,该平台提供的全部件全物理场三维数据为相关分析提供了有力支持.

• 单位
  天津大学; 内燃机燃烧学国家重点实验室