質(zhì)子交換膜燃料電池-資料下載頁(yè)
2025-05-02 04:41本頁(yè)面
【正文】 的電化學(xué)反應(yīng) 222 212222 OeHOHeHH ??????? ???? ???? 氫氣供應(yīng)不足2） 氧化劑氧氣供應(yīng)不足時(shí) ， 在陰極側(cè)： 正常電化學(xué)反應(yīng) 反極時(shí)的電化學(xué)反應(yīng) 222 222221 HeHOHHeO ?????? ????? ???? 氧氣供應(yīng)不足時(shí)即由燃料電池過(guò)程 （ 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?） 轉(zhuǎn)變?yōu)橄碾娔?， 將氧由陰極室遷移到陽(yáng)極室的過(guò)程 。 此時(shí) ， 電池組輸出的電流不變 ， 但工作電壓變?yōu)椋? ? ?ijVVV njij ??? ?? 1其中 ， Vi包括： 1） 陰極氧還原過(guò)電位 ， 2） 陽(yáng)極析氧過(guò)電位 ， 3） 歐姆過(guò)電位 ， 4） 由兩室氧濃度差引起的濃差過(guò)電位 。 1） 與 3） 的值和按燃料電池工作時(shí)一致 ， 依據(jù)電池工作電流密度的大小 ， 在 ~ 。 如用電壓表測(cè)量第 i節(jié)單電池的電壓 , 可以發(fā)現(xiàn)它從按電池工作的正常電壓 （ 如 ~） 逐漸下降 , 降到 “ 0”后逐漸變負(fù) ， 依據(jù)電流密度將可到 ~。 因此 ，電池組的總電壓下降 ~。 因發(fā)生惰性氣體累積或燃料、氧化劑供應(yīng)不足等導(dǎo)致第 i節(jié)單電池電壓從正到負(fù)的變化過(guò)程稱(chēng)之為 “反極” 。 如電池組發(fā)生反極后仍讓它繼續(xù)運(yùn)行，則第 i節(jié)單電池在氫室析出氧氣，經(jīng)電池組共用管道進(jìn)入其相鄰單電池，導(dǎo)致電池組電壓大幅度下降。嚴(yán)重時(shí)會(huì)由于氫氧混合在電池組共用管道或單電池內(nèi)氣室發(fā)生爆炸而破壞電池組。 在 PEMFC電池系統(tǒng)中發(fā)生某及節(jié)單電池燃料或氧化劑供應(yīng)不足的原因主要有： 1） 供氣系統(tǒng)故障：如氫氣的減壓穩(wěn)壓器突然失效 ，空壓機(jī)故障導(dǎo)致供氣量減少或停止工作等 。 如此時(shí)電池組對(duì)外輸出不斷開(kāi) ， 電池組內(nèi)一定會(huì)發(fā)生某節(jié)單電池首先反極 。 2） 電池排氣系統(tǒng)故障或原料氣純度不匹配：如氫氣排氣電磁閥失靈 ， 導(dǎo)致氫氣長(zhǎng)時(shí)間無(wú)排放 ， 或原設(shè)定排氣量不適應(yīng)偶然使用過(guò)低濃度的反應(yīng)氣 。 這種情況一旦發(fā)生 ， 將會(huì)引起電池組某節(jié)單電池由于惰性氣體積累而首先發(fā)生反極 。 2） 電池排氣系統(tǒng)故障或原料氣純度不匹配：如氫氣排氣電磁閥失靈 ， 導(dǎo)致氫氣長(zhǎng)時(shí)間無(wú)排放 ， 或原設(shè)定排氣量不適應(yīng)偶然使用過(guò)低濃度的反應(yīng)氣 。 這種情況一旦發(fā)生 ， 將會(huì)引起電池組某節(jié)單電池由于惰性氣體積累而首先發(fā)生反極 。 3） 雙極板流場(chǎng)加工不均勻： MEA制備的不均勻性 、 組裝時(shí)密封件變形和 MEA壓深的不均勻性等導(dǎo)致電池組內(nèi)各單電池阻力分配不均勻 。一旦出現(xiàn)阻力過(guò)大或過(guò)小的電池 ， 在電池組高功率運(yùn)行或過(guò)載時(shí) ， 阻力過(guò)大的單電池可能會(huì)出現(xiàn)反極 。 4） 反應(yīng)氣體流速過(guò)低：對(duì)于 PEMFC， 一般會(huì)存在部分或大部分電化學(xué)反應(yīng)生成液態(tài)水 ， 反應(yīng)氣室內(nèi)為兩相流 。 若流場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)不能確保反應(yīng)氣具有一定的線速度（ 如 5m/s)， 即反應(yīng)氣流速過(guò)低 ， 不能及時(shí)將液態(tài)水吹出電池 ， 導(dǎo)致液態(tài)水在某節(jié)電池中積累 ，特別是在電池的出口處積累 ， 導(dǎo)致該節(jié)電池阻力過(guò)大 ， 嚴(yán)重時(shí)不能獲得充足的氧化劑的供應(yīng)而出現(xiàn)反極 。 所以 ， 流道的設(shè)計(jì)和加工制做 ， 關(guān)鍵部件的制備和組裝工藝質(zhì)量 ， 及電池的運(yùn)行管理等對(duì)于電池的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的 。 特別應(yīng)加強(qiáng)電池的檢測(cè)與控制 ， 避免發(fā)生由于反極而導(dǎo)致的電池失效事故 。 因?yàn)殡姵亟M的某節(jié)出現(xiàn)反極時(shí) ， 它實(shí)際上變成了電池組的負(fù)載 ， 其工作電壓由正常發(fā)電時(shí)的正值變?yōu)樨?fù)載時(shí)的負(fù)值 ， 即電壓變化必定通過(guò) “ 0”V點(diǎn) 。 因此 ， 可以檢測(cè)電池組內(nèi)電池的電壓 ， 一旦某節(jié)電電池的工作電壓達(dá)到 “ 0”V， 立即切斷電池的負(fù)載 ，則這種反極導(dǎo)致電池組失效的事故即可以避免 。 但由于電池組內(nèi)各單電池的氣室容積都比較小 （ 一般在毫升級(jí) ） ， 當(dāng)以空氣為氧化劑或重整氣為燃料時(shí) ， 這種反極過(guò)程為秒級(jí) ， 因此 ， 要求巡檢儀應(yīng)在幾十毫秒到幾百毫秒內(nèi)發(fā)現(xiàn)異常并完成切斷電池負(fù)載的操作任務(wù) 。 ： 質(zhì)子交換膜在 PEMFC中除了傳導(dǎo)質(zhì)子外 ， 還起分隔燃料與氧化劑的作用 。 如果質(zhì)子交換膜局部破壞 ， 會(huì)導(dǎo)致燃料與氧化劑的混合 ， 在電催化劑作用下將發(fā)生燃燒與爆炸 ， 燒毀電池組內(nèi)某節(jié)或幾節(jié)電池 ， 導(dǎo)致電池組失效 。 交換膜破壞的原因主要有： 1） 熱點(diǎn)擊穿 2） MEA制備時(shí)機(jī)械損傷與反應(yīng)氣壓力波動(dòng) 3） 膜的含水量急劇變化導(dǎo)致膜損傷 目前組裝 PEMFC電池組廣泛采用的交換膜 (如Nafion膜 )尺寸穩(wěn)定性較差 ， 膜吸水時(shí)要溶脹 ， 失水時(shí)收縮 ， 變化幅度高達(dá) 10%~20%。 若 MEA制備條件不合適 ， 或在電池啟停過(guò)程中引起膜的水含量大幅度急劇變化 ， 或電池運(yùn)行過(guò)程中預(yù)增濕能力不足 ， 會(huì)導(dǎo)致 MEA中膜的尺寸急劇變化而破壞 。 PEMFC在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的應(yīng)用 供應(yīng)電力 冷卻水供熱或生活熱水 冷量可用壓縮式制冷等產(chǎn)生 作業(yè)： 你認(rèn)為現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)存在的主要不足是什么 ? 你認(rèn)為應(yīng)如何解決 ? 請(qǐng)?jiān)谔峤蛔鳂I(yè)的同時(shí) , 將電子文件發(fā)到 : 謝謝 !
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