【摘 要】
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能源是人类社会发展的基石,随着现代社会的高速发展,能源的可持续利用问题也出现在人类面前。与此同时,环境的恶化也在社会高速发展的同时加速发生。在这样的形势下,人类迫切
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能源是人类社会发展的基石,随着现代社会的高速发展,能源的可持续利用问题也出现在人类面前。与此同时,环境的恶化也在社会高速发展的同时加速发生。在这样的形势下,人类迫切需要一种可持续利用的清洁能源。氢能就是这样一种满足人类未来社会发展的能源,而质子交换膜燃料电池则是一种比较成熟高效的利用氢能的方式。原位制氢-质子交换膜燃料电池系统是一种避免了氢气的存储、运输、加注、安全等问题的新能源系统。利用甲醇重整为质子交换膜燃料电池提供所需的氢气,实现小型一体化的电池动力模块。然而在重整制氢过程中的副产物CO会使质子交换膜燃料电池中毒失活,为了使系统能够稳定输出电能,需要对燃料电池实施控制方法来消除CO中毒的影响。本文通过实验对质子交换膜燃料电池的CO中毒行为进行了系统性的研究,发现压力、温度、湿度对提高电池的性能有着重要的作用,而温度和湿度能够降低电池CO中毒的影响。恒电流模式放电下,在阳极氢气中配入微量的CO会导致电池的电压出现由CO的自氧化而引起的振荡现象。对电池实施阳极配氧或者施加电脉冲可以有效解决CO中毒问题,配氧再生能使电池恢复最高99.83%和最低50.2%的性能,脉冲再生能够使电池恢复全部的性能。另外,压力和湿度可以增强阳极配氧和电脉冲消除电池CO中毒的效果。最后在单电池的测试结果基础上设计了电堆的端板、双极板、集流板等关键部件,并对设计方案进行持续优化。
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