质子交换膜燃料电池电化学阻抗谱敏感性研究

• 作者: 张少哲 戴海峰 袁浩 明平文 魏学哲
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 质子交换膜燃料电池 电化学阻抗谱 等效电路模型 工作条件 敏感性分析
• 年，卷（期）: 2021,（14）
• 所属期刊栏目: 特邀专栏
• 页码范围: 40-51
• 页数: 12页
• 分类号: TM911
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2021.14.040

摘要

电化学阻抗谱能被用来表征燃料电池内部状态和电化学行为信息,通过构建合适的等效电路模型拟合电化学阻抗谱,可辨识和量化燃料电池内部不同的极化过程及状态.针对质子交换膜燃料电池,系统研究电流密度、工作温度、压力、阴/阳极进气过量系数和阴/阳极进气湿度7种外部工作条件对燃料电池电化学阻抗谱的影响.基于等效电路法,对阻抗谱各频段阻抗的变化及其对工作条件的敏感性进行分析和讨论.研究表明,燃料电池损耗在低、中、高电流密度下分别由活化损耗、欧姆损耗和传质损耗主导;在固定电流密度下,电池温度、压力、阴极进气过量系数和阴极进气湿度对阻抗谱影响较大;欧姆阻抗是对阴阳极进气湿度变化最敏感;阳极活化阻抗仅对阳极进气过量系数和阳极进气湿度较为敏感;阴极活化阻抗是对阴极过量系数最敏感,其次是温度和压力;传质阻抗对阴极过量系数敏感程度最大,压力和温度次之;为燃料电池工作条件优化和内部状态的监测与诊断研究提供指导.