发布时间：2024-04-03 16:37:23 栏目：精选百科
燃料电池汽车(FCV)通常由聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)提供动力，该电池将氢和氧的化学能转化为电能并在阴极产生水。在质子交换膜燃料电池中，水和反应气体都通过气体扩散介质(GDM)传输，气体扩散介质是一种由微孔层(MPL)和气体扩散层(GDL)组成的多孔介质。当GDM中积水时，PEMFC中的传质将受阻，导致水淹。这反过来又导致PEMFC的输出性能和使用寿命下降。
在《基础研究》杂志上发表的一项研究中，来自中国的一组研究人员概述了一种GDM 设计——GDM 疏水性梯度。具体来说，疏水性梯度通过加速 GDM 中的水传输和改善反应气体传输来降低水淹的风险。
“材料的润湿性通过接触角来体现，接触角是液体界面与固体表面相遇的角度，”该研究的主要作者、机械与工程学院新能源动力系统设计副教授杨钦文解释道。湖南大学车辆工程学院. “高接触角表示疏水性(拒水)，而低接触角表示亲水性(吸水)。不同的接触角形成疏水性梯度并改变水的行为，从而提高GDM中的传质能力。”
值得注意的是，聚四氟乙烯(PTFE)被广泛用于处理GDM以形成不同的疏水性。然而，PTFE 处理会降低 GDM 孔隙率并降低 PEMFC 的性能。
为此，在模拟和优化阶段，团队结合实验数据和经验方程，研究PTFE含量、疏水性和孔隙率之间的耦合关系。研究人员随后研究了疏水性梯度对传质过程的影响。
“我们发现MPL的疏水性高于GDL，这加速了GDM中水的转移，并减少了MPL和GDL界面上积聚的水，”杨勤文分享道。 “这增强了 GDM 的氧气运输能力。”
GDM疏水梯度设计为水管理提供了新的策略。
“根据FCV的运行条件设计不同的GDM疏水梯度可以进一步提高PEMFC的输出性能和使用寿命，”杨勤文补充道。 “这也可以促进燃料电池汽车的商业化。”
展望未来，该团队打算开展相关研究，以改善质子交换膜燃料电池系统的水管理。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！
