燃料電池的欠氣現(xiàn)象
發(fā)布時間：
2022-06-05
通常，欠氣可以從整體和局部兩個方面考慮，分為兩種欠氣方式，即總體欠氣和局部欠氣。顧名思義，總體欠氣指的是整體反應(yīng)物供應(yīng)的不足，局部欠氣指的是整體供氣充足而局部不足的欠氣現(xiàn)象。
通常，欠氣可以從整體和局部兩個方面考慮，分為兩種欠氣方式，即總體欠氣和局部欠氣。顧名思義，總體欠氣指的是整體反應(yīng)物供應(yīng)的不足，局部欠氣指的是整體供氣充足而局部不足的欠氣現(xiàn)象。
總體欠氣在陽極和陰極均表現(xiàn)為上游區(qū)域電流密度高于下游，而且隨電流密度的提高和供氣化學(xué)計量比的降低而加劇。總體欠氣通常與以下因素有關(guān)：①供氣系統(tǒng)故障;②設(shè)定過低的供氣流量;③負載電流的突然升高;④啟停循環(huán)時。
局部欠氣通常表現(xiàn)在局部過低的電流密度和溫度的不均勻分布。局部欠氣通常與以下因素有關(guān)：①催化層的酸淹;②流場或電堆設(shè)計存在局部死區(qū)。局部欠氣的結(jié)果是碳腐蝕的發(fā)生。
陽極欠氣的危害是：①欠氣區(qū)的碳材料被燃料消耗;②電池電壓隨欠氣程度的增加而降低，直至電壓將為負值;③膜組件厚度減薄;④催化劑粒徑變大;④膦酸型PBI高溫膜的磷酸損失加劇，陽極尾氣中磷元素含量增高;⑤陽極氣體擴散層上出現(xiàn)焦化區(qū)和膜上出現(xiàn)結(jié)晶區(qū)，陽極局部出現(xiàn)熱點。
陽極欠氣后，陽極區(qū)氫氣供氣不足，質(zhì)子活度降低。在陽極或陰極，電極與膜間的界面電位差升高，從而導(dǎo)致碳腐蝕和水電解反應(yīng)的發(fā)生。
陰極欠氣后，陰極的氧氣供應(yīng)不足，陰極區(qū)的電位降低。隨陰極區(qū)質(zhì)子活度的提高，界面處電勢差將逐漸接近氫還原電位，因而發(fā)生氫還原反應(yīng)。陰極欠氣具有以下特征：①單電池的陰極出口處電流密度降低，但不會出現(xiàn)零電流;②電堆狀態(tài)的陰極欠氣區(qū)的氫析出反應(yīng)嚴重，電堆輸出功率降低;③陰極欠氣的危害較陽極一般低得多;④欠氣對陽極催化劑影響不大，但對陰極影響較大，而且催化劑粒徑將增大，此原因可歸結(jié)為陰極出現(xiàn)的局部高溫?zé)狳c;⑤陰極尾氣含有少量氫氣，存在較大的安全隱患。
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