质子交换膜燃料电池内电流趋肤效应研究

燃料电池被公认为21世纪最有前途的清洁能源,但是其寿命制约着它的商业化发展。燃料电池是一种直流发电装置，一般情况下，其内部的电流是均匀分布的，可是当电流控制系统出现不稳定或电路负载出现突变时，电路中的电流将出现高频脉冲。根据傅立叶变换，这种脉冲电流中存在着高频交流分量。按麦克斯韦电磁理论，当高频交流电通过电池内部时，燃料电池外围的电流密度将大于中心电流密度，产生趋肤效应。这种现象达到一定程度时将会损坏电池的关键材料，导致的电池性能衰减。.迄今为止，仍无燃料电池电流趋肤效应相关研究报道。本项目首次研究燃料电池内电流趋肤效应，从燃料电池关键材料出发，研究不锈钢集流板、石墨集流板、碳纸和质子交换膜等材料在高频正弦电流与脉冲电流下的电流分布规律，并利用燃料电池测试平台与材料结构分析仪器，研究趋肤效应与电池性能之间的关系，揭示其导致电池性能衰减、寿命变短的机理，为电池的设计和运行提供指导。