依靠極佳的性能與低溫快速啟動(dòng)的環(huán)保特點(diǎn)，甲醇燃料動(dòng)力電池得以在近幾年成為電池領(lǐng)域的新型寵兒。但雖然甲醇燃料動(dòng)力電池相較于傳統(tǒng)電池在各個(gè)方面都有著較為明顯優(yōu)勢(shì)，但其卻更容易受到某些外界環(huán)境因素的影響，在本文中，小編就將為大家介紹空氣的變化關(guān)于甲醇燃料動(dòng)力電池中陰極的影響。

圖1

圖1為空氣增濕對(duì)電池性能的影響?？梢钥闯鲫帢O空氣增濕對(duì)電池的穩(wěn)態(tài)電流-電壓極化曲線有顯著影響。陰極空氣經(jīng)過(guò)增濕以后的電池性能明顯要好于未增濕的，重要原因在于空氣陰極的水平衡失衡而導(dǎo)致膜的質(zhì)子傳輸困難，電池性能下降。假如空氣陰極一側(cè)生成的水和陽(yáng)極甲醇溶液通過(guò)Nafion膜擴(kuò)散到陰極上的水不足以彌補(bǔ)陰極中大量空氣帶出去的水分時(shí)，陰極水平衡就會(huì)被破壞，造成空氣電極一側(cè)質(zhì)子交換膜失水變干，引起膜的質(zhì)子傳輸困難和膜電極結(jié)構(gòu)變化（如膜失水收縮會(huì)造成催化層和膜的接觸松動(dòng)等），導(dǎo)致電池性能下降。

空氣增濕溫度對(duì)電池性能的影響

圖2

圖2示出了不同空氣增濕溫度對(duì)電池V-I曲線的影響，圖3示出了空氣增濕溫度對(duì)電池功率密度曲線的影響。由于DMFC使用的是甲醇溶液，相關(guān)于pEMFC而言，能夠更好地保持Na-fion117膜水平衡和提高膜的導(dǎo)電率。有關(guān)陰極空氣增濕溫度對(duì)電池性能影響的文獻(xiàn)報(bào)道并不多，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，空氣增濕溫度對(duì)電池性能有著較大的影響。

圖3

圖2與圖3表明，隨著空氣增濕溫度的提高，電池性能提高幅度較大。在其他工藝參數(shù)相同條件下，當(dāng)空氣增濕溫度為30℃時(shí)，電池開(kāi)路電壓為0.581V，電池峰值功率為10.319mW/cm2；而當(dāng)空氣增濕溫度提高到60℃時(shí)，電池開(kāi)路電壓為0.721V，電池峰值功率可以達(dá)到12.869mW/cm2。增濕溫度的提高，一方面使電池溫度上升，加快了陰極電化學(xué)反應(yīng)的速率；另一方面也使空氣獲得了較多的水分，從而彌補(bǔ)了空氣帶出電池外的水分損失，在一定程度上保證了膜電極的水平衡，防止了Nafion117膜因水分損失過(guò)多而造成的膜干涸以及膜電阻急劇上升。

通過(guò)以上的分析，可以看到，隨著空氣濕度的新增，被帶入到電池中的水分會(huì)逐漸增多。以及在電池大電流密度較大的情況下，電池自身通過(guò)陰極反應(yīng)也會(huì)大量出現(xiàn)水分，而這些水分無(wú)法第一時(shí)間被吹掃和排出，這就導(dǎo)致了陰極當(dāng)中的“電極水淹”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電池的性能發(fā)揮。所以在使用甲醇燃料動(dòng)力電池時(shí)應(yīng)將空氣增濕度控制在40~60℃之間最為合適。