质子交换膜燃料电池性能试验及其系统设计

质子交换膜燃料电池作为一种化学电源能够将化学能直接转变成电能,并且具有能量转换效率高,对环境无污染等特点,因此受到人们的普遍关注。如今质子交换膜燃料电池的研究已成为燃料电池研究的热点,许多发达国家都投入巨额资金对其进行研究和开发。目前,国内外对质子交换膜燃料电池的研究已取得重大进展,并已开始在一些重要领域中推广应用。我国已经有越来越多的研究单位进行质子交换膜燃料电池及其系统研究与开发。 本文首先概述了燃料电池的特点和分类,以及各种燃料电池的技术特性。并指出质子交换膜燃料电池作为第四代发电技术的典范,被广泛认为是较有实力与传统内燃机竞争的替代动力源。 第二章介绍了PEMFC的工作原理、PEMFC关键材料:质子交换膜、电催化剂、电极与双极板材料的国内外最新发展状况和发展趋势、PEMFC供电系统的基本组成及其在电源方面的应用现状,同时指出质子交换膜燃料电池在发展及商业化等方面所面临的问题。 第三章对PEMFC的理论给予了简要分析,计算了开路电压和理论效率并较系统地考察了运行参数对电池放电性能的影响。试验结果表明:电池运行环境温度是影响电池放电性能的最重要参数之一。在一定范围内,提高电池运行环境温度,电池放电性能也会随之增加;反应气体的压力和流量对燃料电池的放电性能也有影响。特别是氧气压力和流量的变化对燃料电池放电性能的影响更为强烈;试验结果还表明:气体增湿温度发生变化,燃料电池的放电性能也会受到影响。特别是气体增湿温度高于燃料电池的环境运行温度后,这种影响作用会更加明显。