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浅谈PEM燃料电池电堆的结构设计


PEM燃料电池


近年来,随着对环境保护和可持续发展的关注不断增加,燃料电池作为一种清洁能源技术备受瞩目。燃料电池直接将化学能转化为电能,以具高效、无排放、可再生等优点,成为能源领域的研究热点。

其中PEM燃料电池,因其特有的功率高、结构简单、操作简便等优点成为适应性最广的燃料电池之一。作为绿色能源产品,是动力交通和发电行业最佳的零碳应用

前言


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PEM燃料电池的结构设计:

对于PEM燃料电池的开发与应用,PEM燃料电池的结构设计在燃料电池的应用中对稳定性和发电效率发挥关键作用。

PEM燃料电池的结构设计中有两个关键环节:极板流场的设计和密封的设计。燃料电池的品质优劣和安全性是困扰业内技术难点,我们结合国内外燃料电池的结构和实际生产工艺发现制约上述技术难点的瓶颈,在此基础上对极板流场的设计和电堆结构的设计进行了创新开发,可以为客户设计各种规格的燃料电池堆的结构。

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下面是对PEM燃料电池几个组成部分的介绍:

双极板:双极板是PEM燃料电池的重要组成部分,在PEM燃料电池中主导反应气和冷却剂的分配、对导电、导热、隔离气体、支撑膜电极、排出生成水等有重要作用。直接决定了PEM燃料电池的性能,也是PEM燃料电池研发领域的重要课题。

膜电极:PEM为多孔聚合物的固体电解质层,为质子的穿过提供通道。催化层通常为Pt/C,是反应气进行氧化还原反应的场所,即电池的正极(阴极)和负极(阳极),氢气在阳极催化剂的作用下,进行氧化反应,分解成电子和质子。氧气在阴极催化剂的作用下,进行还原反应,分解吸收电子与透过PEM到达正极的质子结合生成水,并形成高电势。气体扩散层为导电的多孔材料,为反应气、生成水和电子提供进出通道,使反应持续进行。

PEM燃料电池的结构设计不仅需要考虑各个组件的功能和相互配合,还需要注重稳定性、可靠性、功率密度和效率。例如,电极材料与制备工艺的选择,双极板的耐腐蚀性、气密性和流场的优化,燃料、氧化剂、冷却剂供应系统的设计等都需要综合考虑。此外,在实际应用中,还需要解决燃料储存、耐久性、成本等方面的挑战,以推动PEM燃料电池技术的发展和应用。

其中,双极板流场的优化、气密性、耐腐蚀性的研究是国内很多企业研究的重要方向。杭州欧森科技对PEM燃料电池双极板进行了深入地研究,在保证通气量的前提下,通过有效降低双极板的厚度,从而提高了PEM燃料电池的体积功率密度。通过双极板气体流场合理布置,提高了气体分配的均匀性,提高有效面积占比,从而保证了PEM燃料电池的一致性和稳定性,并进一步提高了PEM燃料电池的体积功率密度。通过双极板材料与制备工艺的优化,提高了PEM燃料电池双极板的导电性和导热性,降低了电池能耗,提高了PEM燃料电池的输出功率。通过对双极板材料憎水性和电堆进气量的控制提高了PEM燃料电池的排水性从而防止电堆水淹。且在双极板的气密性和耐腐蚀性能进行了深入研究,极大地提高了PEM燃料电池的安全性和使用寿命等。

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本文介绍了PEM燃料电池的结构设计及其关键组件,并强调了其在推动清洁能源发展方面的重要性。

随着环境问题的日益凸显,燃料电池作为一种清洁能源技术备受关注。与传统化石能源相比,燃料电池具有清洁、高效、可再生等优点,具有广阔的应用前景。它可以广泛应用于交通运输、能源供应、移动电源等领域,为我们实现低碳环保的未来提供了新的可能性。而PEM燃料电池的结构设计则是实现这一目标的关键之一,通过不断优化和创新,我们相信PEM燃料电池将成为清洁能源的未来之路。


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