Zusamensetzung et Funktionsweise von Einzelzellen
Une membrane de Brennstoffzelle à membrane protonénique (PEMFC) est un art de la membrane de Brennstoffzelle, la membrane protonénique et l'électrolyte sont utilisés. Die Einzelzelle est la grundlegende Einheit, die den Brennstoffzellenstapel bildet. Voici les composants principaux et les principes de fonctionnement d'une membrane à membrane protonénique-Brennstoffzelle-Einzelzelle :
composants:
Plaque bipolaire, Protonenaustauschmembrane, Gasdiffusionsschicht, Katalysator
Comment ça marche:
Les moleküles d'eau sont tombés sous le Wirkung des Anodekatalysators in Protonen (H⁺) et Elektronen (e⁻). Les électroniques (e⁻) volent à travers un circuit de courant externe et introduisent un courant électrique, ce qui entraîne les protons (H⁺) à travers la membrane à protons de l'anode jusqu'à la cathode. An der Kathode verbinden sich Sauerstoffmoleküle mit Protonen und Elektronen und bilden letztendlich Wasser.
Méthodes de test pour les pièces détachées
Dans Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC), il existe de nombreuses méthodes pour la description de la lecture catalyseurs, électrodes, Membranes de protonénaustausch et Plaque bipolaire, comme la Voltammétrie zyklische (CV), la Rotationscheibenelektrode (RDE), la Rotationsring-Scheibenelektrode (RRDE) et la elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS). Ces méthodes sont utilisées pour utiliser la technologie des catalyseurs électriques et d'autres matériaux électriques pour les entreprises.
Die Leistungsbewertung einzelner Komponenten (wie Katalysatoren oder Protonenaustauschmembranen) kann jedoch nur teilweise Informationen über cese Komponente liefern and not direct die Gesamtleistung der Brennstoffzelle broadspiegeln. Il s'agit d'une nouveauté : les composants générés par une seule pièce de rechange et des tests de résistance sous de bonnes conditions de température (comme la température, le liquide de refroidissement et le débit de gaz) doivent être utilisés pour mettre au point ces composants au niveau de la gestion de l'eau. bestimmen. Im Allgemeinen kann bei Leistungstests der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) die Elektrodenfläche auf 0,5~5 cm² reduziert werden. Ce cabinet d'études est un petit outil pour des tests efficaces et efficaces, mais aussi pour une étude approfondie de la MEA pour une analyse plus large.
Réactions électriques et puissance électrique
Das innere Funktionieren einer Brennstoffzelle basiert auf den Redoxprozessen elektrochemischer Reaktionen. Le test des courants de réaction et des potentiels électriques est le test direct et efficace, une réaction électrique aux caractéristiques. La base du potentiel des électrodes standard pour les réactions redox a un plus grand potentiel de dépassement d'une très haute portée, qui pour la réaction est prévue, était normale, une position plus large était normale. Pour que Zelle zeigt soit une mesure des potentiels de dépassement et de la différence de potentiel, en fonction du processus de polarisation.
La taille des réacteurs est plus large que la réaction électrique, avec la réaction électrique abläuft. Im Allgemeinen doré : Je größer der Strom, desto schneller die Reaktion ; Jedoch können übermäßig hohe Ströme zur Überhitzung der Elektroden oder zu beschleunigtem Altern führen.
Typischerweise sind die Ausgangscharakteristiken and die Leistung der Zelle von Interesse, et die tatsächlich untersuchten Parameter umfassen die Spannung der Zelle, die Stromdichte et die Leistungsdichte. Die Leistung einer Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle wird normalerweise and the Stromdichte-Spannung-Kurve (IV-Kurve) and the Stromdichte-Leistungsdichte-Kurve (IP-Kurve) bewertet. Diese Kurven liefern detaillierte Informationen über die Zelle unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Beispielsweise zeigt the IV-Kurve die Betriebsspannung der Zelle bei verschiedenen Stromdichten, während the IP-Kurve die Leistungsabgabei verschiedenen Stromdichten darstellt.
Analyser le paramètre Zellleistungs
Le potentiel de déclenchement théorique d'une membrane à membrane protonénique (PEMFC) est réglé sur 1 229 V, mais le ressort de déclenchement théorique (OCV) est normal et n'est pas idéal, mais il est typique de 0,900 V et 1 000 V. Ce Diskrepanz est auf verschiedene Faktoren wie Wasserstoff- oder Sauerstoffdurchtritt, Membranverunreinigung et Elektrodenvergiftung zurückzuführen. De petits réservoirs d'eau ou de Sauerstoff peuvent être utilisés à travers la membrane protonénique pour diffuser les électrodes, ce qui entraîne un risque de manque de potentiel et l'OCV de la Zelle est activé. Außerdem können Verunreinigungsgase (comme Kohlenmonoxid) un Elektrodenvergiftung verursachen et die Zellleistung weiter beeinträchtigen.
Grâce au message de l'OCV de la peau, vous pouvez obtenir le support de la membrane à protonène et de l'électrode à membrane pour vous informer. OCV n'est qu'un indicateur pour l'ensemble du stand de la maison et doit être utilisé avec d'autres facteurs d'injection. La lecture d'un diaphragme à membrane protonénique s'applique aux trois fonctions de polarisation principale qui permettent de visualiser les organes d'entrée : polarisation active, polarisation ohmique et polarisation de masse.
Phénomènes de polarisation et leurs effets
Aktivierungspolarisation: Ursachen et Optimierungsmethoden
La polarisation d'activité, qui génère une polarisation électrique, s'effectue au cours du processus de transfert de charge dans une membrane de protection à membrane protonénique (PEMFC), par le biais du processus de transfert de courant lors de la réaction électrique et de la vérification des électrodes. bizarre. Ce processus de polarisation est indifférent aux risques de perturbations ausgeprägt. In solchen Fällen Sinkt die Zellspannung mit zunehmendem Reaktionsstrom schnell. L'exemple indique la durée de la tension théorique de 1,229 V et 0,8 V, ce qui permet de déterminer la valeur spécifique du système et les différentes possibilités de réglage.
Während des Zellbetriebs können verschiedene Methoden die Betriebsbedingungen optimieren, um die Kinetik der Elektrodenreaktionen zu beschleunigen et das Überspannungspotential der Aktivierungspolarisation zu reduzieren. Cette méthode est décrite :
Température de réaction : Grâce à la température de réaction, la température de réaction électrique peut être réduite et la polarisation d'action réduite.
Erhöhung der Reaktantenkonzentration (oder des Drucks) : Une Erhöhung der Versorgungskonzentration der Reaktanten kann die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen und den Spannungsverlust verringern.
Utilisation des catalyseurs électriques les plus efficaces : les catalyseurs efficaces peuvent utiliser l'énergie d'action de la réaction pour que les réactions électriques soient plus efficaces et plus efficaces.
Erhöhung der Dreiphasen-Reaktionszone der Membranelektrode: Durch Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen Gas-, Flüssig- und Festphasen können die Reaktanten die Katalysatoroberfläche effektiver erreichen and die Reaktionseffizienz verbessern.
Grâce à l'Einsatz ces Méthodes, l'Ausmaß der Aktivierungspolarisation erheblich verbessert et ainsi la Gesamtleistung der Brennstoffzelle gesteigert werden.
Lors des tests zell, vous pouvez analyser l'analyse des polarisations d'activité de la courbe de polarisation (courbe IV) de la trajectoire des catalyseurs et de la zone de réaction des phases de l'électrode à membrane. Spannungsänderungen im Bereich niedriger Stromdichten können die Effizienz des Elektrokatalysators et die Qualität des Elektrodenentwurfswidespiegeln. Une seule solution peut analyser la conception et les méthodes d'optimisation de l'efficacité PEMFC, ainsi que la lecture et l'efficacité des processus de développement de PEMFC.
Der Einfluss der ohmschen Polarization et Lösungen
La polarisation ohmique est si auf den Spannungsabfall, der durch den Widerstand während des Ionen- et Elektronentransportprozesses innerhalb une Batterie verursacht wird, et spiegelt sich hauptsächlich im mittleren Teil der Polarisationkurve der Batterie plus large. Unter diesen ist der Membranwiderstand der Hauptbestandteil des ohmschen Widerstands. Les membranes en nafion fournissent une masse optimale de feu, une richesse en protons pour le corps, et des sous-tensions de température et de feu peuvent être utilisées dans les sous-sols protoniques. Bei Nafion-117-Membranen ist die Leitfähigkeit bei hoher Temperatur and hoher Luftfeuchtigkeit (82°C, 100% Luftfeuchtigkeit) 400-mal höher als bei niedriger Temperatur and niedriger Luftfeuchtigkeit (24°C, 10% Luftfeuchtigkeit).
L'optimisation de la haute résistance des protons de la membrane protonique permet d'obtenir une haute résistance et des supports de contact vers les composants internes de la batterie qui peuvent être utilisés pour le processus de polarisation ohmique de la batterie et ses performances. Leistung zu steigern. Au cours des derniers mois, de nouveaux arts de membranes à protons ont été introduits, comme par exemple les membranes polymères, les phosphores (PAE) enthalten, et d'autres membranes hybrides organiques-anorganisées, sous les meilleures conditions, une meilleure lecture de la Nafion bien connue.
Dans les systèmes modernes de membranes à membrane protonique, la gestion du feu est un problème de la peau. L'installation de technologies telles que les humidificateurs à gaz ou les humidificateurs à membrane pour l'arrêt de l'air ambiant d'un feu à membrane constitue une recherche approfondie. Les membranes à protons phosphorescentes à haute température (HT-PEMFC) qui sont utilisées à des températures supérieures à 100°C ont été prises en compte pour le système de gestion de l'eau et de la chaleur.
Grâce à l'application de ces nouveaux matériaux et technologies, la formation et la stabilité des PEMFC seront plus faciles à réaliser, ce qui permettra leur grande application dans des solutions possibles.
Der Einfluss der Massenübertragungspolarisation und Verbesserungsmaßnahmen
La polarisation de masse, à partir de laquelle la polarisation de concentration est générée, est tritt im späteren Teil der Polarisationskurve der Batterie auf. Les réactions électrocatalytiques trouvent la moitié intérieure de l'électrode à membrane, les réactifs qui s'en servent pour les réactions catalytiques, ainsi que les composants de réaction et les produits fabriqués à partir de cet endroit. Lorsque le processus de réaction au travail est tel, l'eau produite ne peut pas être abîmée, et le générateur de réacteurs ne peut pas fonctionner avec l'électrolyte, ce qui entraîne une chute brutale de la concentration des réacteurs dans les environs. Elektrodenoberfläche führt und die Batteriespannung verringert.
Beim Betrieb der Batterie kann die Anpassung der Durchflussrate et des Drucks der Reaktantengase den Prozess der Massenübertragungspolarisation verzögern. Während der Batterietests kann der Konzentrationspolarisationsteil der Batterie-Leistungskurve auch zur Bewertung des Wassermanagements der Batterie werden. Au cours des dernières années, Forscher a développé des techniques de gestion de l'eau très efficaces, telles que des conceptions de canalisations de gaz optimisées, l'utilisation de combinaisons de matériaux hydrophiles/hydrophobes et de technologies de micro-canal. Ces techniques sont efficaces pour la gestion de l'eau et réduisent la mise à l'eau de la polarisation de masse.
Il est possible de s'assurer de la vérification de la structure du catalyseur, comme de la conception des catalyseurs dans le nanomètre, de la vérification de la structure du catalyseur et de l'optimisation de la conception des membranes d'électrodenèse (MEA), en particulier du catalyseur. Le système de diffusion de gaz (GDL) et les plateaux bipolaires, l'efficacité du transport des réactifs sont très efficaces, la polarisation de masse est plus réduite et le fonctionnement de la batterie est activé.
Avec la mise en œuvre de ces nouvelles technologies et méthodes d'optimisation, la formation et la stabilité des PEMFC seront plus faciles à réaliser, ce qui signifie que leur mise en œuvre dans de nombreuses situations sera possible.
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