不同阴极流场下 PEMFC 冷启动性能的启动模式效应
流体动力学
2026-05-15 v1
摘要
质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 以其清洁性和高效率而广受认可，但在寒冷环境中仍面临挑战。在低温下，冰的形成以及反复的冻融循环可能导致电池性能下降和不可逆损坏。阴极流场对 PEMFC 的性能具有显著影响。与传统的“通道-脊”流场相比，金属泡沫具有优异的气体预分配和水分排放优势，因而是冷启动的有前景的候选方案。本文考察了采用金属泡沫流场 (MFFF) 和螺旋流场 (SFF) 的 PEMFC 冷启动性能，并通过性能测试和电化学表征实验探讨了恒定电流模式、恒定电压模式和升压电流模式的影响。结果表明，降低电压和提高电流可以增强燃料电池的冷启动性能。在 0.3 V 的恒定电压模式下，MFFF 燃料电池的冷启动性能优于 SFF 燃料电池。此外，考虑到不同阶段产生的热量和水分特性，发展出可变电流模式，结果表明在非饱和阶段提高电流密度会导致热量产生率升高和水分产生率降低，这有助于改善 PEMFC 的冷启动。
引用
@article{arxiv.2605.14951,
title = {Effect of startup modes on cold start performance of PEM fuel cells with different cathode flow fields},
author = {Wenzhe Zhang and Xingxiao Tao and Qifeng Li and Kai Sun and Rui Chen and Zhizhao Che and Tianyou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.14951},
year = {2026}
}