Metal Foam - Mellora do rendemento do arranque en frío da pila de combustible

Comercializadoespumas metálicasson actualmente unha boa alternativa potencial aos corredores convencionais para pilas de combustible debido á súa microestrutura porosa, alta porosidade e boa resistencia mecánica.
En primeiro lugar, analizouse o rendemento de polarización da batería en condicións normais de traballo a temperatura ambiente. Tendo en conta que o cátodo é o electrodo principal que restrinxe o rendemento da batería, utilízanse camiños de fluxo paralelos convencionais para o ánodo de ambas celas simples e utilízanse camiños de fluxo paralelos convencionais para o cátodo cun novo campo de fluxo de escuma de níquel-metal, respectivamente.
Para reflectir máis claramente as diferenzas de fluxo e as diferenzas de rendemento nos dous campos de fluxo, o estudo utilizou un campo de fluxo celular esvelto cun tamaño de 1,5 cm × 20 cm (os gases fluían todos polo lado longo), que perdeu un pouco a célula orixinal. rendemento e, polo tanto, o rendemento da polarización celular non foi elevado. Ademais, utilizouse o mesmo MEA (Nafion-112) para ambas as células na proba. Debido á maior curvatura da pequena canle de fluxo no campo de fluxo metálico de escuma, a caída de presión en ambos os extremos é maior en comparación coa canle de fluxo longo e recto simple no campo de fluxo convencional, o que mellora o subministro de gas ao cátodo, o funcionamento. presión e a velocidade de reacción electroquímica e, ao mesmo tempo, necesita consumir máis potencia do motor de gas a presión ata certo punto e aumenta a perda de bombeo. A densidade de potencia máxima é maior para as celas conespuma metálicacampos de fluxo, mentres que a correntes baixas, a densidade de potencia é lixeiramente inferior á das células de campo de fluxo convencionais. En xeral, as vantaxes de usar un campo de fluxo de escuma metálica aínda son significativas. A longo prazo, debido ao fluxo de auga líquida e de gas máis uniforme no campo de fluxo metálico de escuma, pódese utilizar un campo de fluxo máis curto en aplicacións prácticas ou o uso de subministración cruzada vertical do cátodo e do ánodo (o gas do ánodo flúe ao longo do lado longo da canle de fluxo tradicional, o gas do cátodo flúe ao longo do lado curto do campo de fluxo de escuma), o que reduce aínda máis a perda de bombeo causada pola caída de presión de entrada e saída do cátodo e, polo tanto, espérase que realice a mellora. do rendemento da batería, e mesmo manter unha densidade de potencia comparable ou incluso maior que a canle de fluxo tradicional, que se pode conseguir a longo prazo. Polo tanto, espérase que se dea conta da mellora do rendemento das células mantendo a perda de bombeo comparable ou incluso inferior á da canle de fluxo tradicional.
Por outra banda, para abordar a preocupación polas condicións de arranque baixo cero, comparamos exhaustivamente o rendemento de arranque dinámico das pilas de combustible con campo de fluxo metálico de escuma e canle de fluxo paralelo convencional no cátodo en modos de corrente constante e tensión constante, respectivamente.
Por outra banda, para a popular condición de arranque baixo cero, comparamos exhaustivamente o rendemento de arranque dinámico das pilas de combustible con campo de fluxo de escuma metálica e canle de fluxo paralelo convencional no cátodo en modos de corrente constante e tensión constante, respectivamente.
O campo de fluxo de escuma metálica mostra excelentes vantaxes, cun rendemento estable da célula durante o arranque e un arranque exitoso, mentres que, pola contra, a célula de canle de fluxo paralelo convencional, cunha tensión de saída da célula máis baixa e inestable durante o funcionamento, mellora a taxa de produción de calor e a temperatura. a taxa de aumento ata certo punto, pero debido ao menor número de canles de fluxo, a posibilidade de xeo e atasco aumenta de forma lineal (dependendo do número de canles de fluxo), o que leva ao seu rendemento de saída das células flutuantes. Non obstante, a probabilidade de atasco de xeo aumenta de forma lineal (dependendo do número de canles de fluxo), dando lugar a un rendemento de saída da célula fluctuante e unha maior probabilidade de falla de arranque.
En resumo, a excelente estrutura porosa da pila de combustible conescuma metálicaO campo de fluxo ten vantaxes significativas sobre a célula cunha canle de fluxo tradicional de "trincheira" tanto a temperatura ambiente como en condicións de arranque dinámicas baixo cero.
A densidade de potencia máxima e a densidade de corrente final da batería a temperatura ambiente increméntanse nun 25% aproximadamente;
En condicións de arranque baixo cero, o rendemento das baterías con campo de fluxo de escuma metálica é máis suave durante o arranque e a capacidade de arranque automático a baixa temperatura mellora moito.
Ademais, o uso de tratamentos máis optimizados para materiais de espuma metálica, como o chapado en ouro para mellorar a condutividade, tratamentos de hidrofobicidade e resistencia á corrosión máis axeitados e o uso demateriais de escumacon tamaños de poros, porosidade e relacións de compresión máis optimizados, espérase que reforce aínda máis o rendemento operativo da pila de combustible e mellore a durabilidade do ciclo de arranque en frío.