Effet de l'humidification et du chauffage de la cellule sur la stabilité opérationnelle de la pile à combustible à membrane électrolytique polymère

Effet de l'humidification et du chauffage de la cellule sur la stabilité opérationnelle de la pile à combustible à membrane électrolytique polymère

La commercialisation du Pile à combustible PEM est entravé par quelques facteurs, parmi lesquels le stockage de l'hydrogène, l'eau et la gestion thermique, l'empoisonnement des catalyseurs, la corrosion des collecteurs de courant en cuivre, parmi les facteurs, le problème de la gestion de l'eau survient principalement en raison de la production d'eau (c'est-à-dire les inondations) due à l'électrochimie. réactions, ce qui conduit au ralentissement de la vitesse de réaction électrochimique, entraînant une baisse effective de la production. Par conséquent, la question de la gestion de l'eau de la pile à combustible PEM devrait également être étudiée en détail et des solutions devraient être trouvées pour une meilleure commercialisation de la technologie des piles à combustible PEM. Des méthodes telles que la purge de l'eau accumulée du côté de l'anode pendant le fonctionnement de la pile à combustible PEM. peut aider à la gestion de l'eau et au maintien du fonctionnement régulier de la pile. De nombreux autres facteurs, notamment la température de fonctionnement, la pression et l'humidification du flux de gaz, sont connus pour avoir un impact significatif sur les performances de la pile à combustible PEM. Comprendre l'impact de ces facteurs sur le fonctionnement des piles à combustible est crucial pour améliorer les performances des piles à combustible PEM. La température de fonctionnement de la pile a un impact considérable sur l'efficacité électrique et thermique ainsi que sur les performances de la pile à combustible PEM, illustrée expérimentalement comment la température de fonctionnement de la pile affecte la courbe de polarisation lorsque les réactifs du gaz d'entrée sont chauffés à 75°C, 80°C, 85 °C et 90°C. Il a été constaté que pour des densités de courant modérées à élevées, les performances de la pile à combustible augmentaient considérablement avec l'augmentation de la température de la pile.

Ils ont constaté que le temps de cycle des gouttelettes diminuait considérablement, passant de 14 s à 0,5 s lorsque la température des cellules augmentait de 25°C à 75°C. Et a constaté que l'augmentation de la température de fonctionnement de 120°C à 200°C améliorait l'efficacité de la pile à combustible ; néanmoins, la température de fonctionnement optimale se situerait entre 160 °C et 180 °C afin d'obtenir une densité de puissance élevée et des coûts de maintenance inférieurs.

Il est bien connu que les performances de la pile à combustible PEM seront considérablement influencées par l’humidification des côtés cathode et anode, car elle contrôle l’équilibre hydrique à l’intérieur de la pile. Pour améliorer l'équilibre hydrique à l'intérieur de la cellule, l'eau générée dans la cellule pendant son fonctionnement a été utilisée pour l'hydratation des réactifs et elle est considérée comme une auto-humidification. L'auto-humidification réduit la nécessité de fournir un système d'humidification externe. Ainsi, le poids ainsi que le coût des systèmes de piles à combustible PEM peuvent être considérablement réduits. De nombreux travaux de recherche ont été axés sur les expériences et ont développé des modèles pour comprendre l'effet de l'auto-humidification sur les performances de la pile à combustible PEM. Examen de la répartition de l'eau dans la cellule sous fonctionnement au gaz sec en mesurant la quantité d'eau des côtés de l'anode et de la cathode et confirmation que dans diverses conditions de fonctionnement, la rétrodiffusion de l'eau vers l'anode était le principal mécanisme de gestion de l'eau. dans la pile à combustible PEM auto-humidifiée.