朱京宇,谈金祝,孙 澳

(南京工业大学 机械与动力工程学院,江苏 南京 211800)

发展燃料电池已经成为当今世界各国能源技术革命的发展方向[1]。质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其高能量转换效率、低操作温度、启动快、无噪音工作和环境友好等优点,已成为新能源汽车、便携式和固定式应用的最有前景的能量转换装置[2],因而日益受到重视。尽管几十年来PEMFC的性能得到了显著改善,但在阴极催化剂层上发生缓慢的氧还原反应和膜水合作用不足,均阻碍了PEMFC性能的发展,成为PEMFC发展的一个障碍[3]。已有不少学者研究了温度和湿度对PEMFC性能的影响,Xing等[3]通过二维建模研究了Nafion中离聚物含量和阴极相对湿度对电池性能的影响;Kim等[4]则用实验研究了不同Nafion离聚物含量的膜电极组件(MEA)及阴极相对湿度(38%～87%)对PEMFC性能的影响。Jeon等[5]采用模拟的方法研究了阴极相对湿度对电池性能的影响。Wang等[6]基于正交试验方法研究了两种电极湿度对PEMFC性能的影响,研究结果表明,阴极侧空气相对湿度对PEMFC性能影响较大,而阳极侧H2相对湿度对其性能几乎没有影响。王娜等[7]用不同的模型研究了相对湿度对PEMFC电压衰减的影响。王智捷等[8]用三维简化模型研究了低加湿条件下不同电流密度下燃料电池中膜的水传递规律。刘永峰等[9]研究了不同进气温度对PEMFC电堆性能的影响。

虽然目前有很多文献报道了湿度对PEMFC性能的影响,但通过实验并结合燃料电池反应动力学原理来研究阴极相对湿度对PEMFC电化学性能影响的研究较少。……