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冷冻-解冻循环及气体吹扫对质子交换膜燃料电池的影响

张生生a,b; 俞红梅b; 朱红b; 侯俊波b; 衣宝廉b; 明平文b   

  1. School of Science, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
    b Fuel Cell Center, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China
  • 收稿日期:1900-01-01 修回日期:1900-01-01 出版日期:2006-12-28 发布日期:2006-12-28
  • 通讯作者: 张生生

Effects of freeze/thaw cycles and gas purging method on polymer electrolyte membrane fuel cells

ZHANG Shengshenga,b; YU Hongmeib; ZHU Honga; HOU Junbob; YI Baolianb; MING Pingwenb   

  1. a School of Science, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
    b Fuel Cell Center, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China
  • Received:1900-01-01 Revised:1900-01-01 Online:2006-12-28 Published:2006-12-28
  • Contact: ZHANG Shengsheng

摘要: At subzero temperature, the startup capability and performance of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) deteriorates markedly. The object of this work is to study the degradation mechanism of key components of PEMFC—membrane-electrode assembly (MEA) and seek feasible measures to avoid degradation. The effect of freeze/thaw cycles on the structure of MEA is investigated based on porosity and SEM measurement. The performance of a single cell was also tested before and after repetitious freeze/thaw cycles. The experimental results indicated that the performance of a PEMFC decreased along with the total operating time as well as the pore size distribution shifting and micro configuration changing. However, when the redundant water had been removed by gas purging, the performance of the PEMFC stack was almost resumed when it experienced again the same subzero temperature test. These results show that it is necessary to remove the water in PEMFCs to maintain stable performance under subzero temperature and gas purging is proved to be the effective operation.

关键词: polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC);freeze/thaw cycle;electrode structure;performance degradation;gas purging

Abstract: At subzero temperature, the startup capability and performance of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) deteriorates markedly. The object of this work is to study the degradation mechanism of key components of PEMFC—membrane-electrode assembly (MEA) and seek feasible measures to avoid degradation. The effect of freeze/thaw cycles on the structure of MEA is investigated based on porosity and SEM measurement. The performance of a single cell was also tested before and after repetitious freeze/thaw cycles. The experimental results indicated that the performance of a PEMFC decreased along with the total operating time as well as the pore size distribution shifting and micro configuration changing. However, when the redundant water had been removed by gas purging, the performance of the PEMFC stack was almost resumed when it experienced again the same subzero temperature test. These results show that it is necessary to remove the water in PEMFCs to maintain stable performance under subzero temperature and gas purging is proved to be the effective operation.

Key words: polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), freeze/thaw cycle, electrode structure, performance degradation, gas purging