赵小军,潘凤文,王彦波,王晓阳,李明阳

(潍柴动力股份有限公司，山东潍坊 261061)

化石燃料枯竭和长期气候变化的双重压力，迫使我们必须摆脱目前基于碳的燃料经济。在各种替代方案中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是一种很有前途的能量转换技术。PEMFC 是一种电化学装置，通过电化学反应将活性物质的化学能直接转化为电能，副产物只有水和热量。此外，与热力发动机不同，工作过程不受卡诺循环限制，具有高效率、零污染、结构简单和低噪声的特点，在连续供电电源，住宅热电联产，交通运输，监控设备，便携式电源，辅助动力装置等领域具有广阔应用前景。

单个燃料电池在开路时仅能产生1 V 左右的电势，而且工作时由于电流密度的不同会进一步降低至0.6～0.7 V，这对于实际应用来说太低。为满足大功率需求，PEMFC 一般由数百个单电池组成，通过两侧的端板在适当的夹紧力下紧密的封装在一起，形成所谓的燃料电池堆[1-3]。图1 为PEMFC 电堆结构示意图。

图1 PEMFC 电堆结构示意图[3]

在燃料电池堆成堆过程中封装载荷通过紧固连接件施加在端板，研究表明，封装载荷会影响到电堆内的“三传一反”，即质量传输、动量传输、热量传输以及电化学反应。不合理的封装载荷是造成电堆性能不佳与电堆组件失效破坏的主要原因之一，主要体现在气体扩散层受压变形影响其传质特性以及与相邻部件的接触电阻。在较低的封装压力下，增加封装压力会降低双极板(BPP)和气体扩散层(GDL)之间的界面电阻，从而提高PEMFC 的电化学性能。……