基于平板热管的高温质子交换膜燃料电池堆启动特性

作     者：钱志广 王世学 朱禹 岳利可 QIAN Zhiguang;WANG Shixue;ZHU Yu;YUE Like

作者机构：天津大学机械工程学院天津300350 中低温热能高效利用教育部重点实验室(天津大学)天津300350 天津大学国家储能技术产教融合创新平台天津300350 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年第43卷第4期

页      面：1754-1763页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB3800400) 

主　　题：燃料电池 传热 氢 测量 热管理 平板热管 

摘      要：高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)运行温度约160℃,较传统低温电池具有更佳的电化学反应动力学、更简单的水热管理和更高的CO耐受性等优势。但运行温度提高,如何实现HT-PEMFC的快速预热启动成为制约其应用推广的重要挑战之一。当前工作中,针对一个额定功率为500W的HT-PEMFC电堆,尝试利用一种平板热管(FHP)对该电堆进行预热启动。设计搭建了实验装置,从预热时间、温度分布、传热量分布等方面对这一方法进行评估。实验结果表明,提高加热功率可以显著缩短预热时间,500W时预热耗时3000s,1500W时则仅需980s;但同时也造成温度均匀性出现恶化,500W时竖直方向最大温差约28℃,1500W时该温差则达到了80℃。此外,水平方向的温差也随加热功率的提高而增加,且越靠近热源的区域越明显,最高达15.7℃,这无疑会加速质子交换膜的机械失效。实际中,应在不过多影响电池运行寿命的前提下,提高加热功率以缩短启动时间。