理论教育 操作条件对电池性能的影响

操作条件对电池性能的影响

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:为降低成本,在地面工作的燃料电池一般采用去除了CO2的空气或富氧空气。在实际操作过程中,动力学因素的影响大于热力学因素,因此温度升高,能减小电池极化、改善电池性能。AFC的正常工作温度一般在70℃,若在室温下运行,输出功率将下降一半。

操作条件对电池性能的影响

1.氧化剂

AFC的电解液决定了不能向体系中引入CO2,因此在空间站或者潜艇等要求较高的领域均采用纯氧作氧化剂。为降低成本,在地面工作的燃料电池一般采用去除了CO2的空气或富氧空气。然而,空气中大量的N2等惰性成分会给电池的运行带来很重的负担,当使用纯氧作氧化剂时电流密度能得到大幅度提高,氧化剂的限制正是限制AFC发展的重要因素之一。

2.压力

根据Nernst方程,电极的热力学电动势随着反应气体压力的升高而升高,但是通过改变压力提高电动势的效果并不明显,因电动势随压力的对数变化。在选定的电他工作的压力范围(0.15~0.20MPa),大量的实验数据证明,反应气工作压力每升高0.01MPa,平均每节电池的电压升高1mV。相反由于气体压力的提高会给电池制作带来一系列问题,如材料机械强度、防止漏气的工艺等,因此气体压力不宜过高,一般在略高于大气压的压力下操作,如在Apollo和Gemini飞船中的燃料电池工作压力在3~4大气压。(www.daowen.com)

3.温度

从热力学考虑,AFC热力学电动势的温度系数为-0.84mV/K,因此升高温度会降低电池电动势。然而从电极过程动力学看,温度升高能提高电化反应速度,从而减小化学极化:二能提高传质速率,减少浓差极化;三能提高OH-表示迁移速度,减小欧姆极化。在实际操作过程中,动力学因素的影响大于热力学因素,因此温度升高,能减小电池极化、改善电池性能。AFC的正常工作温度一般在70℃,若在室温下运行,输出功率将下降一半。

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