मेटल फोम - इंधन सेल कोल्ड स्टार्ट कार्यप्रदर्शन वाढ

व्यापारीकरण केलेधातूचे फोमसच्छिद्र मायक्रोस्ट्रक्चर, उच्च सच्छिद्रता आणि चांगल्या यांत्रिक शक्तीमुळे इंधन पेशींसाठी पारंपारिक धावपटूंसाठी सध्या एक चांगला संभाव्य पर्याय आहे.
प्रथम, खोलीच्या तपमानावर सामान्य कामकाजाच्या परिस्थितीत बॅटरीच्या ध्रुवीकरण कामगिरीचे विश्लेषण केले गेले. कॅथोड हे मुख्य इलेक्ट्रोड आहे जे बॅटरीच्या कार्यक्षमतेस प्रतिबंधित करते हे लक्षात घेऊन, दोन्ही एकल पेशींच्या एनोडसाठी पारंपरिक समांतर प्रवाह मार्ग वापरले जातात आणि नवीन निकेल-मेटल फोम फ्लो फील्डसह कॅथोडसाठी अनुक्रमे पारंपारिक समांतर प्रवाह मार्ग वापरले जातात.
दोन प्रवाह क्षेत्रांमधील प्रवाह फरक आणि कार्यक्षमतेतील फरक अधिक स्पष्टपणे प्रतिबिंबित करण्यासाठी, अभ्यासात 1.5 सेमी × 20 सेमी आकाराचे एक पातळ सेल प्रवाह क्षेत्र वापरले गेले (सर्व वायू लांब बाजूने वाहत होते), ज्याने मूळ सेल काही प्रमाणात गमावला. कार्यप्रदर्शन, आणि म्हणून, सेल ध्रुवीकरण कामगिरी उच्च नव्हती. याव्यतिरिक्त, चाचणीमध्ये दोन्ही पेशींसाठी समान MEA (Nafion-112) वापरले गेले. फोम मेटल फ्लो फील्डमधील लहान प्रवाह वाहिनीच्या उच्च वक्रतेमुळे, दोन्ही टोकांना दाब कमी होणे हे पारंपारिक प्रवाह क्षेत्रामध्ये साध्या लांब सरळ प्रवाह वाहिनीच्या तुलनेत जास्त असते, ज्यामुळे कॅथोडला वायूचा पुरवठा वाढतो. दबाव, आणि इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियाचा दर, आणि त्याच वेळी, त्याला एका विशिष्ट प्रमाणात अधिक दाबयुक्त गॅस इंजिन पॉवर वापरणे आवश्यक आहे आणि पंपिंग नुकसान वाढते. सह पेशींसाठी कमाल शक्ती घनता जास्त आहेधातूचा फेसप्रवाह क्षेत्र, कमी प्रवाहात असताना, उर्जा घनता पारंपारिक प्रवाह क्षेत्र पेशींच्या तुलनेत थोडी कमी असते. एकूणच, मेटल फोम फ्लो फील्ड वापरण्याचे फायदे अजूनही लक्षणीय आहेत. दीर्घकाळात, फोम मेटल फ्लो फील्डमध्ये अधिक समान वायू आणि द्रव पाण्याच्या प्रवाहामुळे, एक लहान प्रवाह क्षेत्र व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाऊ शकते, किंवा कॅथोड आणि एनोड व्हर्टिकल क्रॉस-सप्लाय (एनोड गॅसच्या बाजूने वाहते) पारंपारिक प्रवाह वाहिनीच्या लांब बाजूने, कॅथोड वायू फोम फ्लो फील्डच्या लहान बाजूने वाहतो), ज्यामुळे पंपिंग नुकसान कमी होते. कॅथोड इनलेट आणि आउटलेट प्रेशर कमी होते आणि त्यामुळे बॅटरीच्या कार्यक्षमतेत वाढ होणे आणि पारंपारिक प्रवाह चॅनेलपेक्षा तुलनात्मक किंवा त्याहूनही जास्त उर्जा घनता राखणे अपेक्षित आहे, जे दीर्घकाळापर्यंत साध्य केले जाऊ शकते. त्यामुळे, पारंपारिक प्रवाह वाहिनीच्या तुलनेत पंपिंग तोटा किंवा त्याहूनही कमी राखताना सेल कार्यक्षमतेत वाढ होणे अपेक्षित आहे.
दुसरीकडे, उप-शून्य सुरुवातीच्या परिस्थितीची चिंता दूर करण्यासाठी, आम्ही अनुक्रमे स्थिर प्रवाह आणि स्थिर व्होल्टेज मोड अंतर्गत कॅथोडवर फोम मेटल फ्लो फील्ड आणि पारंपारिक समांतर प्रवाह चॅनेलसह इंधन पेशींच्या डायनॅमिक प्रारंभिक कामगिरीची तुलना करतो.
दुसरीकडे, लोकप्रिय उप-शून्य प्रारंभिक स्थितीसाठी, आम्ही अनुक्रमे स्थिर प्रवाह आणि स्थिर व्होल्टेज मोड अंतर्गत कॅथोडवर फोम मेटल फ्लो फील्ड आणि पारंपरिक समांतर प्रवाह चॅनेलसह इंधन सेलच्या डायनॅमिक प्रारंभिक कामगिरीची तुलना करतो.
फोम-मेटल फ्लो फील्ड स्टार्टअप आणि यशस्वी स्टार्टअप दरम्यान स्थिर सेल कार्यप्रदर्शनासह उत्कृष्ट फायदे दर्शविते, तर उलट, पारंपारिक समांतर-प्रवाह चॅनेल सेल, ऑपरेशन दरम्यान कमी आणि अस्थिर सेल आउटपुट व्होल्टेजसह, उष्णता उत्पादन दर आणि तापमान सुधारते. ठराविक मर्यादेपर्यंत वाढीचा दर, परंतु कमी प्रवाह वाहिन्यांमुळे, आयसिंग आणि क्लोजिंगची शक्यता रेषीयपणे वाढते (यावर अवलंबून फ्लो चॅनेलची संख्या), ज्यामुळे सेल आउटपुटच्या कार्यक्षमतेमध्ये चढ-उतार होते तथापि, बर्फ क्लोजिंगची शक्यता रेखीय वाढते (फ्लो चॅनेलच्या संख्येवर अवलंबून), परिणामी सेल आउटपुट कार्यक्षमतेत चढ-उतार होते आणि स्टार्ट-अप अयशस्वी होण्याची शक्यता वाढते. .
सारांश, सह इंधन सेलची उत्कृष्ट सच्छिद्र रचनाफोम धातूखोलीतील तापमान ऑपरेशन आणि उप-शून्य डायनॅमिक स्टार्टअप अशा दोन्ही परिस्थितीत पारंपारिक “ट्रेंच-रिज” प्रवाह चॅनेल असलेल्या सेलवर फ्लो फील्डचे महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत.
खोलीच्या तपमानावर बॅटरीची कमाल उर्जा घनता आणि अंतिम वर्तमान घनता सुमारे 25% वाढली आहे;
उप-शून्य सुरुवातीच्या परिस्थितीत, फोम मेटल फ्लो फील्डसह बॅटरीचे कार्यप्रदर्शन सुरू करताना नितळ होते आणि कमी-तापमान स्वयं-सुरू करण्याची क्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारली जाते.
याव्यतिरिक्त, फोम मेटल सामग्रीसाठी अधिक अनुकूल उपचारांचा वापर, जसे की चालकता वाढविण्यासाठी सोन्याचे प्लेटिंग, अधिक योग्य हायड्रोफोबिसिटी आणि गंज प्रतिरोधक उपचार आणि वापरफोम साहित्यअधिक ऑप्टिमाइझ केलेले छिद्र आकार, सच्छिद्रता आणि कॉम्प्रेशन रेशोसह, इंधन सेलच्या ऑपरेशनल कार्यक्षमतेस अधिक मजबूत करणे आणि कोल्ड-स्टार्ट सायकलची टिकाऊपणा वाढवणे अपेक्षित आहे.