燃料电池电荷传输电阻的特性:电荷传输中电压的降低。所以我们必须想办降低电阻,电阻影响因素经过研究发现主要是面积、厚度这两个。可以从其表达式中看出
所以我们一般将电解质做的尽可能薄,提高电导率。电阻还具有可加性,所以我们计算整个电路电阻时其实就是把每个部分电阻相加。在整个电路中电阻最大的部分是电解质的电阻。电导率经过我们研究发现它的影响因素有两个,载流子浓度和载流子迁移率。
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一般我们使用水溶液、聚合物和陶瓷来制备电解质。为了更高的电导率必须要有更好的电解质,所以我们在寻找这种材料,他必须满足(1)较高的离子电导率。(2)较低的电子的电导率。(3)在氧化或者还原环境下具有较高的稳定性(4)低燃料渗。(5)制备还要容易。聚合物电解质的离子传导一般满足
要想得到比较好的离子导体的聚合物,至少要满足(1 )有固定的电荷结点。(2 )有自由体积。聚合物自由体积还带来车载机制,在此我们不得不提Nafion,这是燃料电池中最普遍最重要的电解质。Nafion可以吸收相当量的水,使其体积增大22%,而且电导率与水的含量有很大关系,所以水含量对于膜的电导率非常重要。
1。5 质量传输
质量传输的质量直接影响电池的性能,所以我们必须想办法减少浓度损耗。电极中质量传输:首先明白扩散的定义,扩散传输是由浓度的差异的引起的。此传输过程还要假设电极的厚度与扩散层的厚度差不多。燃料电池的浓度损耗可分为两种即能斯特损耗和反应损耗。计算损耗要精确到浓度的差值,仔细观察燃料电池的扩散过程我们发现在稳定状态下,消耗的快慢与供给的快慢相等。用公式来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-
上式中j代表工作电流密度,指进入催化层的反应物扩散流量并可以用下列公式计算
经过研究发现电流密度越高,带来的最直观影响就是物质浓度损耗越大。通常而言,化学反应的每条路径都或多或少一定的物质浓度的存在,而我们想要研究最理想的状态,每条路径浓度均为0 ,此时的电流密度为极限电流密度,并用表示,可用1-34求得,但是不同电极也有各自的极限电流密度基本的求法还是与上述思路相同。
浓度的变化可以一定程度上改变化学反应的方向,进而电池的一系列的性能参数均将改变。为了表达方便,我们就只研究浓度与电压的关系。经计算后可得式1-35 在上式中有一点必须要注意,j只能小于等于。除此以外,浓度还与化学发应的速度有些关系,进而又有浓度损耗。之间关系用式1-36表达,