가습과 셀 가열이 고분자 전해질막 연료전지의 작동 안정성에 미치는 영향

가습과 셀 가열이 고분자 전해질막 연료전지의 작동 안정성에 미치는 영향

상용화 PEM 연료전지 물 관리 문제는 수소 저장, 물 및 열 관리, 촉매 중독, 구리 집전체 부식 등 몇 가지 요인에 의해 방해를 받으며, 물 관리 문제는 주로 전기화학으로 인한 물 생성(즉, 범람)으로 인해 발생합니다. 이로 인해 전기화학적 반응 속도가 느려지고 결과적으로 생산이 효과적으로 감소하게 됩니다. 따라서 PEM 연료전지의 물 관리 문제도 면밀히 연구되어야 하며, PEM 연료전지 기술의 보다 나은 상용화를 위한 해결책을 찾아야 한다. PEM 연료전지 작동 중 연료극 측에 쌓인 물을 퍼지하는 등의 방법이 필요하다. 작동 온도, 압력 및 가스 흐름 가습을 포함한 수많은 다른 요소가 물 관리를 돕고 전지의 안정적인 작동을 유지하는 것은 PEM 연료 전지 성능에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 연료 전지 작동에 대한 이러한 요소의 영향을 이해하는 것은 PEM 연료 전지 성능을 향상시키는 데 중요합니다. 셀 작동 온도는 PEM 연료전지의 성능뿐만 아니라 전기 및 열 효율에도 큰 영향을 미치며, 입구 가스 반응물이 75°C, 80°C, 85°C로 가열되었을 때 작동 셀 온도가 분극 곡선에 어떻게 영향을 미치는지 실험적으로 설명했습니다. °C, 90°C. 중간에서 높은 전류 밀도의 경우, 연료 전지 성능은 전지 온도의 상승에 따라 상당히 증가하는 것으로 나타났습니다.

그들은 셀 온도가 25°C에서 75°C로 증가할 때 액적 주기 시간이 14초에서 0.5초로 급격하게 감소한다는 것을 발견했습니다. 그리고 작동 온도를 120°C에서 200°C로 높이면 연료 전지 효율이 향상된다는 사실을 발견했습니다. 그럼에도 불구하고, 높은 전력 밀도를 얻고 유지 관리 비용을 낮추기 위해 최적의 작동 온도는 160°C~180°C 범위인 것으로 주장되었습니다.

PEM 연료전지의 성능은 음극과 양극 측의 가습에 의해 크게 영향을 받는다는 것은 잘 알려져 있습니다. PEM 연료전지는 전지 내부의 수분 균형을 조절하기 때문입니다. 셀 내부의 수분 균형을 개선하기 위해 셀 작동 중 셀 내부에서 생성된 물을 반응물 수화에 활용하는데 이를 자가 가습이라고 합니다. 자가 가습은 외부 가습 시스템 제공의 필요성을 줄여줍니다. 따라서 PEM 연료전지 시스템의 무게와 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 많은 연구 작업이 PEM 연료전지의 성능에 대한 자가 가습 효과를 이해하기 위한 실험과 모델 개발에 집중되었습니다. 양극 및 음극 측 물의 양을 측정하여 건식 가스 작동 시 셀 내 물의 분포를 조사하고, 다양한 작동 조건에서 물을 양극으로 역확산하는 것이 물 관리의 주요 메커니즘임을 확인했습니다. 자가 가습형 PEM 연료전지.