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质子交换膜燃料电池阴极电化学反应路径分析

孙红 , 蔡小玉 , 王逊

工程热物理学报

质子交换膜燃料电池阴极电化学反应对其性能有至关重要的影响.论文基于二电子反应机理,模拟了质子交换膜燃料电池阴极氧和质子电化学反应路径,分析了电化学反应过程中各个步骤能量变化规律和氢氧键形成机制.研究发现,氧分子还原过程中,4个质子逐个接近氧分子,形成氢氧键,最终生成2个水分子;第一个质子采用和氧分子氢氧键102°夹角的方向接近其中一个氧原子,形成第一个氢氧键;当第二个质子和另一个氧原子构成氢氧键时,需要很大的活化能,这是氧还原反应的控制步骤,生成中间产物过氧化氢.研究结果为理解质子交换膜燃料电池电化学反应原理,推动质子交换膜燃料电池的应用具有重要意义.

关键词: 质子交换膜燃料电池 , 电化学反应 , 过氧化氢 , 能垒

接触热阻对燃料电池温度分布影响的数值模拟

曹涛锋 , 母玉同 , 丁靖 , 何雅玲 , 陶文铨

工程热物理学报

本文采用三维、非等温、以及考虑各向异性扩散层性质的燃料电池模型分析了气体扩散层和流场板肋板之间的接触热阻对电池温度分布和性能的影响.计算结果表明,接触热阻对电池最高温度及温度分布均有很大影响.电池输出电压为0.3 V时,有接触热阻工况电池最大温度高于无接触热阻工况约8.5 K.此外,有接触热阻计算工况扩散层内温度变化平缓,而无接触热阻计算工况扩散层内温度变化较快.因此,对于燃料电池温度分布的准确预测,不能忽略接触热阻的影响.

关键词: 质子交换膜燃料电池 , 数值模拟 , 温度分布 , 接触热阻

质子交换膜燃料电池动态启动特性的实验研究

卫星 , 樊进宣 , 林鸿 , 李增耀 , 陶文铨

工程热物理学报

实际应用时燃料电池的运行条件会随时间不断地变化,因此是一个非稳态过程.本文研究了在不同的加湿条件以及反应气流量下电池的启动特性.结果表明:随着气体流量的增大,电池启动速度加快;对电池加湿有利于提高电池的启动性能.

关键词: 质子交换膜燃料电池 , 运行条件变化 , 启动特性

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