5 kW质子交换膜燃料电池堆之气体与水管理系统

• 作者: 方富民 郑为阳 马小康
• 来源期刊: 武汉大学学报：工学版
• 学科: 工学
• 关键词: 质子交换膜燃料电池 气体与水管理系统 控制系统 相对湿度
• 年，卷（期）: 2012,（6）
• 所属期刊栏目: 能源开发与利用
• 页码范围: 708-714,728
• 分类号: TM911.4
• 语种: 中文

摘要

开发了一个气体与水管理系统,藉以配合5kW质子交换膜燃料电池堆（Ballard 1310）,使燃料电池的发电效率提升,并应用在小型运输工具之辅助动力装置（APU）.气体与水管理系统包含4个子系统：氧化物供应系统、氢气供应系统、冷却系统与控制系统.原设计之各子系统中,感测组件过多以及管路过长,易出现热耗散及不均匀的现象,使供应气体温度下降.在新的简化设计中,减少各系统中的感测组件及缩短的管路,能有效提升供应气体之温度,提升燃料电池的性能.此外,电池效能会被在不同负载下的气体相对湿度与氢气消耗量影响,氢气消耗量在负载100A时较负载10A时多44%,故分析氢气于各负载下的消耗情形与气体相对湿度,有助于设计理想的氢气再循环机制,而提升氢气的使用效率.为使总输出功率可达10kW,后续工作将以另一5kW燃料电池堆系统与原系统结合二极管做串并联组装,且因两电池堆之效能输出几乎一致,故全系统将可进行长时间且稳定之高功率输出.实验结果显示在空气进口温度51℃与相对湿度54%时,电池堆最理想效能可达到65.5%.