质子交换膜燃料电池氢气渗透电流及电子电阻检测方法  被引量:5

Hydrogen crossover current and electronic resistance detection in a PEM fuel cell

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作  者:徐华池[1] 裴普成[1] 吴子尧[1] 

机构地区:[1]清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084

出  处:《清华大学学报(自然科学版)》2016年第6期587-591,共5页Journal of Tsinghua University(Science and Technology)

基  金:国家自然科学资金项目(21376138);国家"九七三"重点基础研究发展计划(2012CB215500)

摘  要:该文根据燃料电池在线性电位扫描下的响应特征,建立了等效电路模型,以区分电池内部的电化学过程,包括氢脱附、双电层电容充电、电子内部短路以及氢气渗透。基于该模型,改善了线性电位扫描的分析方法,消除了扫描速率对结果的影响,并解析得到了氢气渗透电流和电子电阻。根据模型假设,详细阐述了恒电流扫描测量氢气渗透电流和电子电阻的分析方法。在一个34cm^2的单体电池上应用两种方法进行测量对比,结果表明:线性电位扫描得到的氢气渗透电流为1.19mA·cm^(-2),电子电阻为479Ω·cm^2;恒电流方法得到的氢气渗透电流为1.25mA·cm^(-2),电子电阻为413Ω·cm^2。该模型可用于分析燃料电池各种电化学测量过程,线性电位扫描方法和恒电流方法为燃料电池不同场合的测量和分析提供了参考。The response characteristics of linear sweep voltammetry(LSV)were used to develop an equivalent circuit model of a proton exchange membrane(PEM)fuel cell to distinguish the various electrochemical processes,including hydrogen desorption on the platinum,charging of the double-layer capacitance,electron internal short circuits and hydrogen crossover.This model eliminated the effect of the scan rate on the LSV results so that the hydrogen crossover current and membrane electronic resistance could be measured.A galvanostatic method was also used to measure the hydrogen crossover current and the electronic resistance.Measurements on a single cell with an active area of 34cm^2 with the LSV method show that the hydrogen crossover current is 1.19mA·cm^-2 and the electronic resistance is 479Ω·cm^2 while the galvanostatic measurements give the hydrogen crossover current of1.25mA·cm^-2 and the electronic resistance of 413Ω·cm^2.This model can be used to analyze various electrochemical measurements in PEM fuel cells with the two methods giving complementary measurements for various PEM fuel cell processes.

关 键 词:质子交换膜燃料电池 氢气渗透电流 电子电阻 线性电位扫描 恒电流方法 

分 类 号:TK91[动力工程及工程热物理]

 

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