CN106910916A - 一种提高燃料电池运行寿命的操作方法 - Google Patents

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杨林林
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Abstract

一种提高燃料电池运行寿命的操作方法，属于燃料电池领域。在燃料电池的正常运行过程中，由于沿着流道方向，燃料和氧化剂不断被消耗，燃料和氧化剂由进口向出口方向浓度降低，致使不同位置处的极化阻力不同，最终导致不同位置的电流密度存在差异，特别是进口与出口位置的电流密度差异最大。电流密度大的位置，一般温度高，衰减快，寿命低，而根据短板效应，电池的寿命最终还是由电流密度大的地方决定。可通过定期互换燃料进、出口位置并同时互换氧化剂的进、出口位置，避免了进口位置一直处于高电流密度，降低其衰减速率，使燃料电池的整体寿命有所提高。该方法与现有的方法相比，具有操作简单、方便易行的优点。

Description

一种提高燃料电池运行寿命的操作方法
技术领域
本发明涉及到燃料电池领域，特别涉及到一种提高燃料电池运行寿命的方法。
背景技术
目前寿命是制约燃料电池商业化的关键问题之一，根据不同的应用要求，美国能源部把燃料电池寿命的目标定在一千五百到六万小时。
影响燃料电池寿命的因素主要有材料部件及操作条件，其中材料类主要包括催化剂、碳载体、电解质膜、碳纸、碳布、极板材料以及端板、密封材料等，而操作条件包括稳态操作条件及动态操作条件等，其中稳态操作条件主要考察温度、压力、湿度、流量、进料组成(污染物)、工作电流、电压对寿命的影响。动态操作条件主要包括启停过程、温度循环(如冻融循环)、湿度循环、流量循环、电流循环、电压扫描等。但是不论是材料部件还是操作条件对寿命的影响，归根结底就是由于电流分布不均导致不同位置衰减速率不同造成的，特别是进出口位置电流差异比较大。
目前延长电池寿命的方法多关注在减缓空气污染物以及启停过程对燃料电池寿命的影响上，很少有从电流分布不均的角度上出发寻求提高燃料电池寿命的方法。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于避免进口位置一直处于高电流密度下，降低其衰减速率，使燃料电池的整体寿命有所提高。
一种提高燃料电池运行寿命的操作方法，燃料电池包括与燃料储罐相连的燃料进口和反应后的燃料出口，与氧化剂源相连的氧化剂进口和反应后的氧化剂出口，在燃料电池的正常运行过程一段时间(通常48小时以上)后，定期互换燃料的进、出口，定期互换氧化剂的进、出口。
所述定期互换燃料的进、出口是指将反应后的燃料出口与燃料储罐相连代替未交换前的燃料进口，燃料进口代替未交换前的燃料出口；
所述定期互换氧化剂的进、出口是指将反应后的氧化剂出口与氧化剂源相连代替未交换前的氧化剂进口，氧化剂进口代替未交换前的氧化剂出口。
燃料电池管路连接方式为U型或Z型。
燃料电池流体流向为逆流、并流或者错流，但是互换燃料的进、出口位置以及氧化剂的进、出口位置前后要保证燃料电池流向为同一种形式。
该方法与现有的方法相比，具有操作简单、方便易行的优点。
附图说明
图1-实施例1中燃料电池互换燃料的进、出口和氧化剂的进、出口前后的性能对比。
具体实施方式
以高温PBI-磷酸质子交换膜燃料电池为例，所用MEA为TPS膜电极，其面积为45cm2,工作温度为180℃，空气流量为0.9L/min,氢气流量为0.3L/min，管路连接方式为U型，流体流向为逆流，在200mA/cm2下稳定运行200h后测其电池性能曲线，然后互换燃料进、出口位置并同时互换氧化剂的进、出口位置，测其电池性能曲线，两者性能差异如图1所示，可以看出互换进出口后，电池性能有所提高。

Claims (4)

1.一种提高燃料电池运行寿命的操作方法，燃料电池包括与燃料储罐相连的燃料进口和反应后的燃料出口，与氧化剂源相连的氧化剂进口和反应后的氧化剂出口，其特征在于：在燃料电池的正常运行过程一段时间后，定期互换燃料的进、出口，定期互换氧化剂的进、出口。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于：所述定期互换燃料的进、出口是指将反应后的燃料出口与燃料储罐相连代替未交换前的燃料进口，燃料进口代替未交换前的燃料出口；
所述定期互换氧化剂的进、出口是指将反应后的氧化剂出口与氧化剂源相连代替未交换前的氧化剂进口，氧化剂进口代替未交换前的氧化剂出口。
3.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于：燃料电池管路连接方式为U型或Z型。
4.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于：燃料电池流体流向为逆流、并流或者错流，但是互换燃料的进、出口位置以及氧化剂的进、出口位置前后要保证燃料电池流向为同一种形式。
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