顾天琪，孙宾宾

(山东理工大学交通与车辆工程学院，山东 淄博 255049)

1 引言

气候问题和环境污染在全球范围内愈演愈烈，世界各国对调整能源结构及限制碳排放量都十分重视。目前，能源结构调整的方向是清洁、低污染、环境友好的新型能源，而氢能凭借其来源广、热值高、零污染的优点备受关注。氢燃料电池作为一种以氢为工质的能量转换装置，可将工质的化学能直接转换为电能输出，总的能量转换效率超60%，比传统热机的效率高出很多，并且兼有排放物清洁、工作噪声低等优势。质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)属于低温电池，工作温度低、启动速度快，已成为车用、便携式设备电源、航空航天等领域的最优选择。当前仍有诸多妨碍其大规模商业化的难题亟待解决，如氢气的低成本制储运输、进一步降低电池组成本、延长使用寿命等。低于0 ℃，反应生成水可能结冰，冰晶阻塞电化学反应位点和进气通道甚至破坏质子交换膜，导致冷启动困难。因此，在严寒地区燃料电池的零下低温启动能力有限一直是制约其大面积商业化的主要障碍。将从PEMFC低温启动过程水热机理分析、PEMFC低温启动工况水热性能研究和PEMFC低温行为特性及低温损伤研究进行概述总结，以期对燃料电池低温启动相关的研究工作起借鉴和促进作用。

2 低温启动过程的水热机理

燃料电池系统稳定运行必须依赖于氢气和氧化剂(空气)持续均匀供给以及反应产物水顺畅排出，电池系统工作过程是物质传递、水、电、热的耦合。……