应用机械工程学报

抽象的

微孔层在磷酸掺杂聚苯并咪唑聚合物电解质膜燃料电池中的作用

Muhammet Çelik、Gülsah Özisik、Gamze Genç 和 Hüseyin Yapici

基于聚苯并咪唑 (PBI) 的聚合物电解质燃料电池称为高温聚合物
电解质燃料电池 (HT-PEMS)，其工作温度 (120-200°C) 高于传统 PEM 燃料电池。尽管众所周知，HT-PEMS具有一些显著的优势，例如膜无需加湿，燃料电池在高温下没有液态水，但氧还原反应产生的水会导致这些系统的退化。吸收到膜侧的生成水与亲水性 PBI 基质相互作用，会导致膜膨胀，因此需要充分了解膜电极组件 (MEA) 中的水传输机制，并且必须计算 MEA 中的水平衡。因此，应确定跨电解质的水扩散传输。在本研究中，首先研究了有/无微孔层 (MPL) 的情况下 MEA 中的水含量。其次，在有 MPL 的情况下，研究了微孔层厚度对燃料电池中水管理的影响。为此，使用 Comsol Multiphysics 4.2a 软件对具有交错流场的二维燃料电池进行建模。工作温度和掺杂水平分别选定为 180°C 和 6.75 RPU H3PO4/PBI。
这项研究的结果表明，MPL 显著影响 MEA 中的水含量并降低 MEA 中的 H2O 浓度。因此，可以防止 MEA 中的洪水，从而提高电池的耐久性。