Nghiên cứu so sánh các phương pháp điều kiện cho pin nhiên liệu màng trao đổi proton dựa trên hydrocarbon nhằm cải thiện hiệu suất
Tóm tắt
Các tiến bộ gần đây trong việc phát triển pin nhiên liệu màng trao đổi proton dựa trên hydrocarbon đã tập trung vào việc tối ưu hóa vật liệu. Khôi phục điện áp (VR) đã cho thấy những cải thiện đáng kể đối với pin nhiên liệu dựa trên axit perfluorosulfonic. Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên trình bày một giao thức VR được thiết kế đặc biệt cho pin nhiên liệu dựa trên hydrocarbon. Giao thức đề xuất bao gồm 100 bước điện áp ở mức 0.08 và 0.12 V, kéo dài 20 giây mỗi bước, ở 80 °C, dưới áp suất ngược và điều kiện quá bão hòa. Hiệu quả của giao thức được so sánh với các giao thức khác, bao gồm một giao thức được đề xuất bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) và một giao thức VR khác trong tài liệu. Giao thức VR cho thấy sự tăng cường 100% về hoạt tính khối lượng của các pin nhiên liệu hoàn toàn dựa trên hydrocarbon chỉ sau 1 giờ, trong khi giao thức DOE không dẫn đến cải thiện nào, và một giao thức đã được thiết lập khác cần 3 giờ để cho thấy sự tăng trưởng 70%. Giao thức đề xuất cũng hiệu quả cho các lớp xúc tác Nafion. Hiệu suất H2/không khí ở 0.7 V của các pin nhiên liệu hoàn toàn dựa trên hydrocarbon tăng 21%, dẫn đến mật độ dòng điện là 0.9 A cm−2, tương tự như tham chiếu Nafion. Điều này gợi ý rằng giao thức đề xuất rất hiệu quả và đáng kể giảm thời gian điều kiện, điều này có thể là một yếu tố chi phí quan trọng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
J.Zhang L.Paine A.Nayar R.Makharia Methods and Processes to Recover Voltage Loss of PEM Fuel Cell Stack. 12/939 867 2010.
Choo H. S., 2015, SAE Technical Series
H. H.Voss R. H.Barton M.Sexsmith M. J.Turchyn Conditioning and Maintenance Methods for Fuel Cells. 10/159 594 2002.
J.Zhang N.Ramaswamy B.Lakshmanan S. P.Kumaraguru Fuel Cell Stack Break-in Procedures and Break-in Conditioning Systems. 5/451 893 2017.
U.S. Department of Energy, 2017, Fuel Cell Technical Team Roadmap
P. A.Rapaport A. J.Blowers J.Leistra B.Lakshamanan Fast MEA Break-in and Voltage Recovery. 13/432 725 2012.
H. S.ChooMethod of Accelerating Fuel Cell Activation. 15/341 064.
European Chemical Agency https://echa.europa.eu/de/-/five-european-states-call-for-evidence-on-broad-pfas-restriction(accessed: October 2021).
Balogun E., 2021, Electrochim. Acta, 2, 139479
J. A.Schrooten J. M.Marzullo M. L.Perry Performance Enhancing Break-In Method for a PEM Fuel Cell. 10/702 181 2005.