在線分區(qū)測(cè)試燃料電池內(nèi)部電流密度分布研究進(jìn)展

唐文超 ，林 瑞 ，黃 真 ，曹春暉 ，馬建新

（1 同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心，上海 201804；2同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海 201804）

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）具有環(huán)境友好、能量密度高的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來(lái)解決能源危機(jī)的重要途徑之一。隨著各國(guó)政府和研究機(jī)構(gòu)大量財(cái)力、物力的投入，燃料電池技術(shù)發(fā)展很快，在技術(shù)以及商業(yè)化進(jìn)程方面取得一定的進(jìn)展，但還是存在許多例如成本高、穩(wěn)定性和耐久性差等問(wèn)題尚需解決[1-2]。

燃料電池的性能受到電池內(nèi)部諸多參數(shù)的影響。根據(jù)各影響因素的特性，可以將其分為裝配和操作參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)。裝配和操作參數(shù)主要包括反應(yīng)氣體的流量、濕度及電池的溫度、壓力等因素；結(jié)構(gòu)參數(shù)包括流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)（流場(chǎng)的幾何形狀、脊寬度等）、膜電極（MEA）的活性面積等；材料參數(shù)包括雙極板（BP）的材料（石墨板，鍍金銅板）、擴(kuò)散層（GDL）的材料以及膜的材料等[3-4]。為了深入了解各參數(shù)對(duì)燃料電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的影響，研究人員開發(fā)在線分區(qū)測(cè)試技術(shù)，將電池內(nèi)部的活性面積分割成若干個(gè)區(qū)域，考察電池各區(qū)域內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)性能。電流密度是質(zhì)子交換膜燃料電池中反應(yīng)物、溫度和水分布等因素作用下的電化學(xué)反應(yīng)的綜合體現(xiàn)，如果電流密度分布不均勻，則表明活性面積各區(qū)域利用率不均衡，從而產(chǎn)生局部電壓的差異及面內(nèi)電流，造成電勢(shì)損失。在線分區(qū)測(cè)試技術(shù)可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)試燃料電池局部的電流密度分布，從而反映電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)的差異。……