PEMFC电化学氢泵活化方法 及其强化机制

• 作者: 戴海勤 杨代军 明平文 李冰 张存满 汪殿龙
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 质子交换膜燃料电池 电化学氢泵活化 交流阻抗 循环伏安
• 年，卷（期）: 2023,（6）
• 页码范围: 20-28
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)通常需活化才能发挥其最佳性能。与传统的活化方法相比，电化学氢泵可以节约时间和氢气成本。电化学氢泵是一种使氢气在阳极氧化成质子，然后质子在外加电场作用下迁移到阴极并且被还原成氢气的方法。借助极化曲线测试、交流阻抗测试和循环伏安测试等方法研究电化学氢泵活化后PEMFC的发电性能、内部阻抗和催化剂电化学活性比表面积(electrochemical specific area, ECSA)的变化，进而分析其活化机理。此外，研究不同电流密度、进气湿度和活化温度对氢泵活化效果的影响。结果表明：氢泵活化后，燃料电池发电性能显著提升，Tafel斜率降低，电荷传输阻抗和质量传输阻抗降低，欧姆阻抗基本不变，ECSA增加，因此氢泵活化机制与催化剂活性物种数量、催化层微观结构有关。在电流密度200 mA·cm-2下氢泵活化的效果强于100 mA·cm-2。在进气湿度为150%RH下氢泵活化的效果强于100%RH和200%RH。另外，活化温度对氢泵活化效果的影响不大，在常温下氢泵活化30 min即可使燃料电池完全活化。