质子交换膜燃料电池内含水气体扩散层的冻结特性研究

• 作者: 宇高义郎 许竞莹 王国卓 陈志豪
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 燃料电池 成核 气体扩散层 冻结特性 润湿性 多孔介质
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 2276-2282
• 页数: 6页
• 分类号: TK124
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201184

摘要

为了研究含水气体扩散层（GDL）的冻结特性及水分迁移规律，设计并搭建了含水GDL冻结过程的可视化观测系统。制备了不同润湿性的含水GDL，并对含水GDL的冻结过程进行了可视化实验研究，分析了含水GDL冻结过程中的温度变化，以及润湿性和过冷度对于结冰概率的影响。实验结果表明：含水GDL中的某点突然结冰引发整个GDL内水的过冷状态释放，随后在液固相变的体积膨胀作用下，尚未冻结的过冷水被挤压到GDL孔隙外；疏水性GDL会在更高过冷度下产生冻结现象；随着含水GDL温度的降低，内部过冷水的冻结概率不断增加。本研究探索了含水GDL的冻结特性，可为今后解决质子交换膜燃料电池（PEMFC）冷启动过程中GDL低温冻结问题奠定基础。