静态排水燃料电池导水双极板微结构调控及水传输机制研究

基本信息
批准号:21676268
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:孙树成
学科分类:
依托单位:中国科学院大连化学物理研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:谢峰,郑利民,秦晓平,王志强,瞿丽娟
关键词:
水传输静态排水导水双极板质子交换膜燃料电池微结构
结项摘要

Water management is of vital importance to achieve maximum performance and durability from proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). UTC Fuel Cell, LLC invented a porous graphite bipolar plate called water transport plate (WTP) instead of traditional dense bipolar plate, which could compose fuel cell with static drain technology. The WTP can improve water management and reach a better stability. . In this project, the PEMFC with static drain will be focused. The WTP micro-structure and the gas-liquid conductive process inside the WTP will be studied. Effect of water removing method on mass transport in the micro pores of WTP and cell performance will be investigated. To investigate the water moving mechanism inside the PEMFC with static drain, a transparent fuel cell and segmented single cell may be designed, respectively,and potential sensor and electrochemical impendance measurement will be adopted. Further, impact of WTP micro-structure on cell performance with static drain is going to be researched and improved WTP suitable for static drain will be developed. Further, the influence of the flow field structure in WTP on water transport process and cell output performance will be studied. This would provide a theoretical basis for the optimization of WTP. Moreover, improved WTP suitable for static drain will be developed.

水管理是影响质子交换膜燃料电池寿命与稳定性的关键问题之一,美国UTC公司使用具有一定孔隙结构的导水双极板取代了传统密实型双极板,组成了静态排水的燃料电池,改善了电池的水管理,提高了电池的使用寿命。. 本课题将围绕静态排水燃料电池开展导水双极板微结构及水传输机理研究,考察导水双极板微结构对燃料电池水传递过程以及对电池输出性能的影响等。将分别设计可视化和分布式结构静态排水燃料电池,结合电势探针测试方法,利用阻抗等分析手段,研究导水双极板内部水传输机制。进一步研究导水双极板流场结构对静态排水燃料电池的水传递过程与输出性能的影响,进而优化导水双极板结构,开发出适用于静态排水技术的导水双极板。

项目摘要

水管理是影响质子交换膜燃料电池寿命与稳定性的关键问题之一,美国UTC公司使用具有一定孔隙结构的导水双极板取代了传统密实型双极板,组成了静态排水的燃料电池,改善了电池的水管理,提高了电池的使用寿命。本课题建立了导水双极板微观结构电化学修饰方法、表征方法和评价导水板的电池系统;研究完成了导水双极板孔结构和表面亲疏水性对水传递过程的影响规律;阐明了导水双极板内部以及界面处的液态水传递机理;建立了一个二维等温稳态的导水极板燃料电池模型,分析了导水极板的増湿作用、排水作用及水通量对于电池性能与水传递的影响规律。同时,研究完成了静态排水燃料电池的暂态响应特性,阐明了气体利用率对于电池水传递过程和输出性能的影响规律。本课题发表论文4篇,申请专利6项,培养博士研究生3名,达到了项目的研究目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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