开路电压工况下燃料电池膜电极耐久性研究

摘要

采用开路电压(OCV)工况研究了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的耐久性,在OCV工况运行过程中,定期地通过极化曲线、电化学交流阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、短路电阻测试等在线测试方法对膜电极性能进行分析。当OCV工况运行结束后,采用扫描电镜(SEM)、离子色谱对质子交换膜(PEM)厚度和阴、阳极废水进行分析。结果表明,在OCV工况下运行115h后,PEMFC的开路电压由1.013V下降到0.794V,最大功率密度由538.8mW/cm^2下降到196mW/cm^2;在线电化学测试结果表明,欧姆电阻先减小后增大,氢气渗透通量逐渐增大,短路电阻逐渐减小;离子色谱测试结果表明,阴极和阳极废水中都存在氟离子;SEM表征发现,PEM厚度减小;在OCV工况下,PEM发生了衰减,从而导致PEMFC开路电压下降和性能衰减。研究结果表明PEM是影响膜电极耐久性的重要因素。