燃料電池電堆的低溫儲(chǔ)存性能是其環(huán)境適應(yīng)性的重要組成部分,需保證在 - 40℃以下的低溫儲(chǔ)存后仍能正常啟動(dòng)和運(yùn)行。低溫儲(chǔ)存時(shí),電堆內(nèi)部殘留的水分可能結(jié)冰,導(dǎo)致膜電極損壞、密封件失效,因此儲(chǔ)存前需對(duì)電堆進(jìn)行干燥處理,去除內(nèi)部水分。同時(shí),電堆外殼需采用耐低溫材料,防止低溫下脆化破裂;密封件需采用耐低溫橡膠(如硅橡膠、氟橡膠),確保低溫下仍具有良好的彈性。通過(guò)優(yōu)化儲(chǔ)存工藝和材料選擇,目前燃料電池電堆可在 - 40℃環(huán)境下儲(chǔ)存 1 年以上,儲(chǔ)存后性能衰減率低于 5%。?長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行會(huì)加速燃料電池電堆衰減嗎?重慶國(guó)產(chǎn)燃料電池電堆設(shè)計(jì)

燃料電池電堆的組裝壓力對(duì)其性能有重要影響,壓力過(guò)低會(huì)導(dǎo)致膜電極與雙極板之間的接觸電阻增大,降低電堆效率;壓力過(guò)高則會(huì)壓實(shí)氣體擴(kuò)散層,阻礙氣體擴(kuò)散和排水,同時(shí)可能損壞膜電極。因此,組裝壓力需根據(jù)電堆結(jié)構(gòu)和材料特性進(jìn)行優(yōu)化,通常通過(guò)試驗(yàn)確定佳壓力值。對(duì)于石墨雙極板電堆,佳組裝壓力一般為 1.2-1.5MPa;對(duì)于金屬雙極板電堆,由于金屬?gòu)?qiáng)度高,佳壓力可提高至 1.5-2.0MPa。組裝壓力的均勻性也至關(guān)重要,需通過(guò)多點(diǎn)壓力監(jiān)測(cè)確保電堆各區(qū)域壓力一致。?中國(guó)香港商用燃料電池電堆定制開發(fā)燃料電池電堆的運(yùn)行溫度通??刂圃?60-80℃區(qū)間;

燃料電池電堆的密封技術(shù)主要分為靜態(tài)密封和動(dòng)態(tài)密封,靜態(tài)密封用于電堆內(nèi)部單電池之間及電堆與外部管路的連接部位,動(dòng)態(tài)密封則用于存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位(如電堆與車載動(dòng)力系統(tǒng)的連接)。靜態(tài)密封多采用橡膠密封圈、密封膠等材料,通過(guò)壓縮變形實(shí)現(xiàn)密封;動(dòng)態(tài)密封則需采用柔性密封結(jié)構(gòu),如波紋管密封、唇形密封等,以適應(yīng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)并保持密封性能。密封失效是電堆常見(jiàn)故障之一,會(huì)導(dǎo)致氫氣、氧氣泄漏,不降低電堆效率,還存在安全風(fēng)險(xiǎn),因此密封技術(shù)的優(yōu)化是電堆研發(fā)的重要方向。?
低溫燃料電池電堆是針對(duì)寒冷地區(qū)應(yīng)用開發(fā)的特殊類型電堆,主要解決常規(guī)電堆在低溫環(huán)境下啟動(dòng)困難、性能衰減快的問(wèn)題。其技術(shù)改進(jìn)包括:采用低溫活性更高的催化劑(如鉑釕合金催化劑)、優(yōu)化流場(chǎng)設(shè)計(jì)以促進(jìn)冰水排出、開發(fā)抗凍質(zhì)子交換膜(添加抗凍劑或改性材料)、配備快速預(yù)熱系統(tǒng)等。低溫電堆在 - 40℃環(huán)境下仍能實(shí)現(xiàn)可靠啟動(dòng),且在低溫運(yùn)行時(shí)性能衰減率低于 10%,適用于我國(guó)東北、西北等寒冷地區(qū)的車用及分布式發(fā)電場(chǎng)景。目前國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)已開展低溫燃料電池電堆的研發(fā),部分成果已進(jìn)入中試階段。?燃料電池電堆的燃料利用率通常能達(dá)到 80% 以上;

燃料電池電堆的表面處理技術(shù)可提升其性能和耐久性,雙極板表面通常需進(jìn)行導(dǎo)電涂層處理,以降低接觸電阻并提高耐腐蝕性,常用的涂層材料包括金、銀、鉑、鈦 nitride 等;膜電極的催化劑層表面需進(jìn)行疏水處理,以促進(jìn)排水;電堆外殼表面需進(jìn)行防腐處理,以適應(yīng)不同的使用環(huán)境。表面處理技術(shù)包括物理汽相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、電鍍、噴涂等,其中 PVD 技術(shù)由于涂層均勻、附著力強(qiáng),很多應(yīng)用于雙極板涂層處理;噴涂技術(shù)則常用于外殼防腐處理。?燃料電池電堆需通過(guò)加濕器調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體濕度;安徽電流密度燃料電池電堆售后維護(hù)
燃料電池電堆的冷卻液需具備良好的導(dǎo)熱和絕緣性;重慶國(guó)產(chǎn)燃料電池電堆設(shè)計(jì)
船用燃料電池電堆與車用電堆相比,具有功率需求大、運(yùn)行周期長(zhǎng)、環(huán)境腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn),通常功率從幾百千瓦到幾兆瓦不等,用于內(nèi)河船、沿海船及遠(yuǎn)洋船舶的動(dòng)力系統(tǒng)。船用環(huán)境中高濕度、高鹽霧的特點(diǎn)對(duì)電堆材料的耐腐蝕性提出了更高要求,雙極板需采用耐腐蝕涂層(如金涂層、陶瓷涂層),外殼需采用防水、防腐蝕材料。此外,船用動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)可靠性要求極高,電堆需具備冗余設(shè)計(jì)和故障自診斷能力,確保在航行過(guò)程中不會(huì)因電堆故障導(dǎo)致動(dòng)力中斷,目前挪威、日本等國(guó)已開展船用燃料電池電堆的示范應(yīng)用。?重慶國(guó)產(chǎn)燃料電池電堆設(shè)計(jì)
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