泡流场的多因素优化:对高性能PEMFC的结构和表面修改的洞察
Siyuan Wu1,2,3, Chasen Tongsh1,2, Xinmin Ruan2
1State Key Laboratory of Engines, Tianjin University, Tianjin, 300350, China.
概括
在质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 中优化泡需要平衡压缩和孔径大小以达到峰值性能. 石墨烯涂层提供优越的耐腐蚀性和导电性,增强PEMFC的耐用性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 能源转换 能源转换
背景情况:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 对于清洁能源至关重要.
- 流场设计显著影响PEMFC的性能和耐用性.
- 泡是流场的潜在材料,但其性能需要优化.
研究的目的:
- 调查泡物理特性对PEMFC性能的影响.
- 为了评估压缩,毛孔大小,疏水性和表面处理的效果.
- 确定最佳参数,以提高电化学性能,水资源管理和耐腐蚀性.
主要方法:
- 尼克尔泡参数的系统变化:压缩,孔径,疏水性和抗腐蚀处理.
- 使用改性泡的PEMFCs的电化学性能测试.
- 对水资源管理和耐腐蚀性进行分析.
主要成果:
- 适度压缩 (67%孔径85%) 最大化功率密度 (0.918 W cm−2) 和导电性.
- 过度压缩导致骨折,减少了水资源管理.
- 较小的孔径增加了由于流体阻力和保持水分的度损失.
- 疏水处理改善了水的去除,但增加了欧姆损失.
- 石墨烯涂层提供了防水性,耐腐蚀性和导电性的最佳平衡.
结论:
- 泡的特性极大地影响了PEMFC的性能和耐用性.
- 最佳的压缩和孔径大小对于高效的质量运输和水资源管理至关重要.
- 石墨烯是一种有前途的抗腐蚀涂层,可增强PEMFC的寿命.
