运行参数对质子交换膜燃料电池堆耐久性影响的实验研究

作     者：蔡赛杰 朱昊宁 张卓 陈俊宏 陶文铨 CAI Saijie;ZHU Haoning;ZHANG Zhuo;CHEN Junhong;TAO Wenquan

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2025年第59卷第5期

页      面：1-11页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：陕西省重点研发计划资助项目(2019ZDXM3-01) 国家储能技术产教融合创新平台(中心)基金资助项目 中国博士后创新人才支持计划资助项目(BX20240285M) 

主　　题：质子交换膜燃料电池 耐久性 加速老化测试 膜电极老化 

摘      要：针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)在多变工况下的耐久性较差的问题,研究了氢燃料电池电堆老化过程中的气体分配、电压恢复和电压衰减速率规律、单片电池膜电极参数之间的差异和电池老化之间的关系。基于新欧洲驾驶循环标准工况制定了耐久性测试流程,在自行设计的8片PEMFC电堆上进行了80 h加速老化测试。实验结果显示,电堆基准电压的平均衰减速率为1.4 mV/h,考虑重启造成的水热状态恢复引起的电压上升,电堆的平均衰减速率降低为0.55 mV/h。各膜电极老化前后的电化学反应面积变化在7%~12%,但其他膜电极指标存在显著差异,表明水热状态存在较大差异。从空气分配特性看,单电池空气侧的流量分布及电压衰减速率呈双峰分布,且随着流量增大,峰值差异加大,流量高点对应的电压衰减速率达到最高,表明老化速率与空气侧流量正相关。靠近端板的电池老化程度明显高于平均水平,但电压衰减速率并非最大,表明其主要经历了可逆老化,较高的电压恢复速率也验证了这一点,中间电池的老化速率都在0.6 mV/h左右。