瑞典隆德大學(xué)能源科學(xué)系本特·桑登教授等人于2020年2月公開(kāi)發(fā)表論文“Computational analysis of the impact of a micro porous layer (MPL) on the characteristics of a high temperature PEMFC”將微孔層（MPL）技術(shù)添加進(jìn)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池電池（HT-PEMFCs）中，并以三維單通道蛇形流場(chǎng)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池為研究模型，進(jìn)一步研究了添加微孔層（MPL）對(duì)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEMFCs）中熱傳輸和電池性能的影響。

高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEMFCs）相對(duì)于低溫環(huán)境下工作的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs），優(yōu)勢(shì)在于不用擔(dān)心其催化劑CO中毒、水管理、熱管理以及進(jìn)氣濕度等諸多問(wèn)題。而高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEMFCs）面臨的主要挑戰(zhàn)就是如何在高溫下保持質(zhì)子交換膜的性能。本特·桑登教授等人分別在陰陽(yáng)極兩側(cè)的氣體擴(kuò)散層和催化層中間添加了微多孔層（MPL），使用三維數(shù)值單相模型以及試驗(yàn)研究其對(duì)電池內(nèi)部各相傳輸和電池性能的影響。

通過(guò)模擬仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證，輸出的極化曲線結(jié)果如圖1所示，可以看出在相同電壓條件下，微孔層（MPL）電池的電流密度均高于無(wú)微孔層（MPL）電池的電流密度，也就意味著微孔層（MPL）電池的輸出功率同樣均高于無(wú)微孔層電池。

圖1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬仿真對(duì)比的極化曲線

而有無(wú)微孔層（MPL）這兩種情況的電池內(nèi)部橫截面溫度如圖2所示，當(dāng)電流密度為0.6A/cm2時(shí)，微孔層（MPL）電池的內(nèi)部橫截面溫度是要低于無(wú)微孔層（MPL）電池的，也說(shuō)明了微孔層（MPL）的添加可以有效控制電池內(nèi)部過(guò)高的溫度，可以使得電池狀態(tài)更加的穩(wěn)定。

圖2.電池內(nèi)部橫截面溫度

最后是有無(wú)微孔層（MPL）這兩種情況下電池的膜內(nèi)溫度如圖3所示，通過(guò)圖片我們可以清楚的看到，當(dāng)無(wú)微孔層（MPL）時(shí)，電池膜內(nèi)局部最高溫度不僅要高于有微孔層（MPL）的電池，而且整個(gè)膜的溫度分布也沒(méi)有微孔層（MPL）電池均勻，因此添加了微孔層（MPL）的電池，其穩(wěn)定性更加出色。

圖3.電池內(nèi)部橫截面溫度

此項(xiàng)研究結(jié)果揭示了在陽(yáng)極和陰極側(cè)的催化層和氣體擴(kuò)散層之間加入了與氣體擴(kuò)散層不同物理性質(zhì)的微孔層，可以為高溫質(zhì)子交換膜燃料電池提供一個(gè)更均勻的電池內(nèi)部溫度分布，并且能夠使電池的最大輸出功率增加35%左右。研究成果證明了使用微孔層的有效性，為燃料電池領(lǐng)域的熱管理以及提高輸出性能提供了參考方向。

(本文引自瑞典隆德大學(xué)能源科學(xué)系本特·桑登教授等人于2020年2月公開(kāi)發(fā)表論文“Computational analysis of the impact of a micro porous layer (MPL) on the characteristics of a high temperature PEMFC”)

原文參考：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468619324247

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