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澳门人威尼斯官方网站阴极饥饿活化方式在试验室测试中的应用
发布者:小编浏览次数: 发布时间:2024-04-04

  澳门人威尼斯官方网站阴极饥饿活化方式在试验室测试中的应用燃料电池汽车商业化的成功应用不仅取决于其性能,还取决于耐久和寿命,其本身性能衰减是不可避免的,但这并不是完全不可逆的,通过改变操作条件(活化手段)能够达到恢复效果和最佳初始性能点。不同活化方式会对性能有不同影响,目前主要采用的活化工况分别有恒(变)电流活化,氢泵活化和阴极饥饿等。

  车辆燃料电池性能衰减占比如图1所示澳门人威尼斯官方网站,其中启停工况占比50%以上,主要原因是启停工况引起的高电位和电势循环必会引起催化剂铂(Pt)的氧化和溶解,其中Pt的氧化物形成属于可逆损失,Pt向自由离子的溶解属于不可逆损失。发生Pt氧化反应后,表观来看直接体现在电堆性能下降。在Pt以离子态溶解之前,可通过特定操作工况进行电化学还原,由于阴极饥饿活化方式持续时间较短,性能恢复较高,能够快速还原Pt氧化物,提高阴极侧催化剂活性和利用率等优势在试验室测试中被广泛应用。

  当突然降低阴极流量时(阴极饥饿),因没有足够氧气与氢离子和电子反应,此时会促进式(1.1)-(1.3)的逆反应,将Pt-Ox还原至Pt,恢复催化剂活性,从而实现性能恢复即活化。同时,阴极大小气量的切换还能起到吹扫效果,将阴极腔内杂质和多余水分吹至堆外。

  阴极饥饿是指在电堆正常运行过程中大幅降低阴极流量,待电压下降到一定程度后再恢复阴极流量,短暂运行后再次降低阴极流量,重复若干次来达到活化效果。该活化方式与电流密度、阴极计量比和循环次数相关澳门人威尼斯官方网站,通过验证在试验室条件下,一般如图2所展示的阴极饥饿测试过程,在恒定负载1.2A/cm2下,通过快速降低阴极计量比由1.7至0.95,最低电压在0.1V左右,循环阴极饥饿5次澳门人威尼斯官方网站,此时阴极Pt氧化物会在该条件下发生还原反应,平均电压由最初的0.684V提升至0.703V,直接体现为电堆性能提升19mV。同时要注意的是,饥饿过程中电压低,产热高,持续时间不易过长,应提前加大冷却液流量,防止电堆温度较高。

  根据此活化流程,电堆能在较短时间和可逆损失的范围内,得到快速活化并恢复到最佳初始性能点,避免了因长时间运行而造成催化剂Pt的持续氧化,进而演变成Pt向自由离子溶解的不可逆损失的现象产生,始终能使电堆在一个最佳性能区间内正常运行。

  从电堆耐久寿命中的可逆和不可逆损失机理为出发点,通过分析电堆中可逆损失的主要潜在来源—Pt表面氧化物的生成,为保证电堆高效长久运行,达到消除和减少Pt氧化物目的,阴极饥饿活化方式具有时间短和还原Pt氧化物效果佳等相关优势,成为试验室测试中的关键手段之一。

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