质子交换膜燃料电池气体扩散层内液态水突破过程研究  

作　　者：许广举[1] 许前程 王忠[2] 赵洋[1,3] 刘帅 

机构地区：[1]常熟理工学院 [2]江苏大学 [3]苏州跃动汽车技术服务有限公司

出　　处：《轻型汽车技术》2024年第11期3-13,共11页Light Vehicles

摘　　要：针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)气体扩散层(GDL)内液态水突破过程与微观结构间的关系,研究了液态水通过GDL时的压力和液滴形态的变化过程;采用接触角测量仪和扫描电镜,分别分析了GDL表面润湿性和研究了碳纸扩散层与碳布扩散层的微结构纤维分布规律。搭建了液态水突破GDL表面可视化试验平台,分析了进水流量、GDL厚度、有无微孔层(MPL)和聚四氟乙烯(PTFE)含量对液态水突破GDL表面的压力和液滴形态发展规律的影响,探究了GDL结构对液态水突破的影响。结果表明,碳纸扩散层具有更大的表面接触角;碳纸扩散层内部呈现较为规则的网状结构,碳布扩散层内部呈现不规则的纤维结构;碳布扩散层相较于碳纸扩散层具有更低的液态水突破压力;液态水突破GDL时,液态水的压力随时间逐渐升高,当到达压力极限时,会迅速下降并维持在稳定的压力附近;液滴形态的变化规律呈现先急后缓的趋势;进水流量越大,突破压力越小;GDL厚度越大,突破压力越大,厚度增加1.9倍,突破压力增大了63%;涂覆了MPL的GDL,其突破压力比未经MPL处理的GDL更大;向未处理的GDL添加一定量的PTFE增加其突破压力。

关 键 词：质子交换膜燃料电池 气体扩散层 突破过程 液滴形态 突破压力 

分 类 号：TS2[轻工技术与工程—食品科学与工程]