開路電壓工況下燃料電池膜電極耐久性研究
摘要:采用開路電壓(OCV)工況研究了質子交換膜燃料電池(PEMFC)膜電極的耐久性,在OCV工況運行過程中,定期地通過極化曲線、電化學交流阻抗譜(EIS)、線性掃描伏安法(LSV)、短路電阻測試等在線測試方法對膜電極性能進行分析。當OCV工況運行結束后,采用掃描電鏡(SEM)、離子色譜對質子交換膜(PEM)厚度和陰、陽極廢水進行分析。結果表明,在OCV工況下運行115h后,PEMFC的開路電壓由1.013V下降到0.794V,最大功率密度由538.8mW/cm2下降到196mW/cm2;在線電化學測試結果表明,歐姆電阻先減小后增大,氫氣滲透通量逐漸增大,短路電阻逐漸減小;離子色譜測試結果表明,陰極和陽極廢水中都存在氟離子;SEM表征發現,PEM厚度減小;在OCV工況下,PEM發生了衰減,從而導致PEMFC開路電壓下降和性能衰減。研究結果表明PEM是影響膜電極耐久性的重要因素。
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