兼顾平行流场和蛇形流场的优点,令氢气可以充分均匀的扩散至膜电极。在图纸阶段,使用solidworks三维建模软件进行设计,如下:图3.4.1表面镀金处理的不锈钢图3.4.2微型PEMFC装配体图3.4.3微型被动式PEMFC爆炸图为了对该微型质子交换膜燃料电池的优劣势有充分的说明以及优化其结构,同时测试了其他的燃料电池,并且用软件对其结构进行比对:图3.5加风扇的石墨电堆工作示意图这款由石墨双极板制作的被动式电池,厚度在2.6mm左右阳极侧采取混合流场,接触面积与沟道的比例为1:1;阴极为平行流通的沟道,厚度为1.8mm。10片双极板的堆叠结构采取蛇形通气结构从片1进入;电堆后面加装一个小功率风扇,从前端将气流引入电堆。图3.6.1铝合金双极板图3.6.2铝合金电堆这款金属双极板电池,阴极用空气泵注入空气,单片厚度为1mm左右、这种电池优势在于阴极的供气方式有效的将氧充分均匀的输送到膜电极阴极,单位面积可以产生不错的电流密度;但极板表面镀金处理价格不菲。四、实验数据图4.1电池实际工作图A图4.2室温环境不同流速时电池性能曲线可以看到,质子交换膜燃料电池阴极与空气自然接触,阳极通过不同流速的燃料时,电池的I-V曲线的整体变化趋势相同;而差别在于曲线的斜率,即下降走势不同;当流速很小时,氢气供应量不足,同样的电压下,电流密度小;氢气流速加大,电流密度增加,即相同外电流下,电池的过点位更小;对于大流速下,曲线变化不明显,说明用于阳极反应的氢气已经饱和,此时再增加氢气流速,对电池的性能影响不大。和主动式PEMFC相比,该电池达到功率最大时的电流约为3A左右。当氢气流速在80毫升/分钟以上时,功率密度为150~158mw/cm2;主动式质子交换膜燃料电池为250~300mw/cm2;商用被动式石墨电池约为140~160mw/cm2。图4.3电池长时间放电性能图4.4电池性能的衰减。
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