成果详情 一、关键技术名称概念
氢燃料电池电堆按照冷却方式可分为冷却液冷却(水冷)和空气冷却(空冷)两种,各有优缺点,适合不同应用领域。
水冷电堆优点是散热效率高,电堆体积小,包含空压机和氢循环泵(含引射器)等子系统,功率密度高。缺点是系统复杂,控制难度大,成本高。适合功率10KW以上的电堆。
空冷电堆优点是去除了水冷循环、空压机和氢循环泵(含引射器)等子系统,用空气散热,系统简单,零部件少,成本低。缺点是散热效率低,空气的过量系数大。此外因为没有背压,电堆功率密度低,体积较大。适合功率10KW以下的电堆。
二、技术先进性
传统空冷氢燃料电池阴极板采用凹槽开式阴极板。阴极流道中空气直接吹扫膜电极阴极侧扩散层,容易造成膜电极中的液态水过度蒸发,传质能力下降,导致燃料电池性能下降,燃料电池的寿命减少。
本项目一体化闭式阴极的空冷型电堆,包括基于多孔金属的一体化闭式阴极板、膜电极、冲压金属薄板阳极板等零部件。闭式阴极板与膜电极的阴极侧扩散层接触的一侧为平面,其表面带有微孔,并经过金属表面改性处理,另一面为凸起构成的连续空间,形成流道。
国际上只有美国普拉格能源和韩国斗山创新等少数公司掌握闭式阴极技术。本项目开发技术工艺不同于以上两家,性能处于国际领先水平。
三、技术特点及创新点
1、耐候性好
一体化阴极为多孔的三维结构,在特定的孔隙率情况下,表现为具有良好的排水和散热性能,以及良好的导电、导气和机械性能。流道中空气通过空隙扩散到催化层,多孔金属表面液态水蒸发的水蒸气,对空气进行了加湿,抑制了膜电极中水的蒸发速度,改善膜电极水平衡,提高了在高温和低湿环境中电池性能和稳定性
2、成本低
将金属扩散层和流道进行一体化成型,去除了阴极流场极板零件,简化了电堆结构,降低了制备成本。
3、寿命长
燃料电池运行中,质子交换膜液态水过多和过少都会引起催化剂性能下降。传统开式阴极系统下,在高温和低湿环境下,长时间处于液态水过少状态,催化剂寿命加速减损。本技术可以使质子交换膜保持适合的液态水含量,延长了催化剂的寿命。
四、技术与产品应用领域等
本技术主要用于空冷燃料电池电堆的制备。应用场景主要为燃料电池电动两轮车、物流车、无人车等小型电动车辆、小型游船、分布式发电等领域。
知识产权情况 暂无
应用效果及市场前景 暂无
技术优势 暂无