燃料電池的欠氣現象

發布時間：

2022-06-05

通常，欠氣可以從整體和局部兩個方面考慮，分為兩種欠氣方式，即總體欠氣和局部欠氣。顧名思義，總體欠氣指的是整體反應物供應的不足，局部欠氣指的是整體供氣充足而局部不足的欠氣現象。

　　通常，欠氣可以從整體和局部兩個方面考慮，分為兩種欠氣方式，即總體欠氣和局部欠氣。顧名思義，總體欠氣指的是整體反應物供應的不足，局部欠氣指的是整體供氣充足而局部不足的欠氣現象。

　　總體欠氣在陽極和陰極均表現為上游區域電流密度高于下游，而且隨電流密度的提高和供氣化學計量比的降低而加劇。總體欠氣通常與以下因素有關：①供氣系統故障;②設定過低的供氣流量;③負載電流的突然升高;④啟停循環時。

　　局部欠氣通常表現在局部過低的電流密度和溫度的不均勻分布。局部欠氣通常與以下因素有關：①催化層的酸淹;②流場或電堆設計存在局部死區。局部欠氣的結果是碳腐蝕的發生。

　　陽極欠氣的危害是：①欠氣區的碳材料被燃料消耗;②電池電壓隨欠氣程度的增加而降低，直至電壓將為負值;③膜組件厚度減薄;④催化劑粒徑變大;④膦酸型PBI高溫膜的磷酸損失加劇，陽極尾氣中磷元素含量增高;⑤陽極氣體擴散層上出現焦化區和膜上出現結晶區，陽極局部出現熱點。

　　陽極欠氣后，陽極區氫氣供氣不足，質子活度降低。在陽極或陰極，電極與膜間的界面電位差升高，從而導致碳腐蝕和水電解反應的發生。

　　陰極欠氣后，陰極的氧氣供應不足，陰極區的電位降低。隨陰極區質子活度的提高，界面處電勢差將逐漸接近氫還原電位，因而發生氫還原反應。陰極欠氣具有以下特征：①單電池的陰極出口處電流密度降低，但不會出現零電流;②電堆狀態的陰極欠氣區的氫析出反應嚴重，電堆輸出功率降低;③陰極欠氣的危害較陽極一般低得多;④欠氣對陽極催化劑影響不大，但對陰極影響較大，而且催化劑粒徑將增大，此原因可歸結為陰極出現的局部高溫熱點;⑤陰極尾氣含有少量氫氣，存在較大的安全隱患。