Tìm hiểu mối quan hệ giữa pin nhiên liệu màng trao đổi proton và áp suất riêng phần hydro – TechXplore.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã đạt được những bước tiến đáng kể trong việc tìm hiểu mối quan hệ giữa áp suất riêng phần hydro và hiệu suất của pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC). Phát hiện của họ có thể cách mạng hóa việc kiểm tra chất lượng pin nhiên liệu bằng cách đơn giản hóa các quy trình, giảm chi phí và tăng cường các biện pháp an toàn. Công trình của họ đã được công bố trên tạp chí Hóa học & Vật liệu Công nghiệp.
Felix Haimerl từ BMW AG:
Chúng tôi mong muốn giảm đáng kể chi phí kiểm tra chất lượng pin nhiên liệu PEM bằng cách khám phá các chiến lược mới mà không sử dụng hydro tinh khiết.
Kiểm tra chất lượng ở nồng độ hydro giảm trong dòng anode có thể làm giảm các yêu cầu về an toàn và chi phí liên quan cho các trạm thử nghiệm.
Thế còn việc chúng tôi đồng tổ chức một hội thảo trực tuyến thì sao ? Hãy giáo dục, thu hút và chuyển đổi nền kinh tế hydro!
Hydrogen Central là tạp chí trực tuyến toàn cầu về nền kinh tế hydro, chúng tôi có thể giúp bạn tổ chức các hội thảo trên web có sức ảnh hưởng lớn, trở thành tài liệu tham khảo toàn cầu về chủ đề của bạn và là nguồn khách hàng tiềm năng thường xuyên.
Trong bước đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã điều tra tác động của việc giảm áp suất riêng phần hydro đến hiệu suất của pin nhiên liệu PEM. Phân tích của họ cho thấy những sai lệch ở phía cực dương và sự suy giảm toàn cầu về hiệu suất điện hóa.
Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEM) hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi điện hóa, sử dụng hydro và oxy để sản xuất điện, sản phẩm phụ duy nhất là nhiệt và nước. Hiệu suất của chúng, thường vượt quá 50%, khiến chúng trở thành lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng khác nhau vì chúng duy trì hiệu suất này trong nhiều điều kiện hoạt động khác nhau. Đáng chú ý, pin nhiên liệu PEM mang đến giải pháp thay thế sạch và đầy hứa hẹn cho việc đốt nhiên liệu hóa thạch cho các ứng dụng vận tải khác nhau.
Khi ngành chuyển từ giai đoạn phát triển sang sản xuất hàng loạt PEMFC, nhu cầu thiết lập các quy trình sản xuất ổn định và tiết kiệm chi phí ngày càng tăng. Một thách thức đáng kể là việc kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt mà các pin nhiên liệu này phải trải qua. Hiện nay, các quy trình kiểm soát chất lượng tiên tiến chủ yếu dựa vào hoạt động của hydro, điều này gây ra những lo ngại về an toàn và do đó góp phần làm tăng chi phí liên quan đến các trạm thử nghiệm.
Quy trình thử nghiệm ở áp suất riêng phần hydro giảm có thể tránh được một số vấn đề này. Tuy nhiên, do phía cực âm trong pin nhiên liệu PEM thường có tác dụng xác định tốc độ nên rất ít nghiên cứu điều tra tác động của việc giảm áp suất riêng phần hydro lên hiệu suất của pin nhiên liệu.
Haimerl và các đồng nghiệp đã làm sáng tỏ ảnh hưởng của việc giảm áp suất riêng phần hydro đến hiệu suất của pin nhiên liệu. Nghiên cứu của họ bao gồm các thí nghiệm toàn diện, ghi lại các đường cong phân cực và quang phổ trở kháng trên một phạm vi rộng các mức áp suất riêng phần hydro, từ 36 kPa đến 190 kPa. Bằng cách pha loãng dòng hydro với nitơ trong khi duy trì dòng hydro không đổi, các nhà nghiên cứu đã tách tác động của áp suất riêng phần hydro khỏi hiệu ứng thiếu hydro.
Kết quả cho thấy hiệu suất PEMFC giảm rõ rệt khi áp suất riêng phần hydro giảm, hiệu ứng này trở nên rõ rệt hơn ở mật độ dòng điện cao hơn. Phân tích phổ trở kháng cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế làm suy giảm hiệu suất. Để giải thích dữ liệu trở kháng, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một mô hình mạch tương đương, chứng tỏ sự phù hợp tốt với kết quả thử nghiệm.
Mô hình mạch tương đương này tiết lộ mối quan hệ hàm mũ giữa điện trở truyền điện tích ở cực dương và áp suất riêng phần hydro.
Nghiên cứu này là một bước đột phá đáng kể trong việc tìm hiểu áp suất riêng phần của hydro tác động như thế nào đến hiệu suất PEMFC. Các nhà nghiên cứu mong muốn xây dựng dựa trên kiến thức thu được và đánh giá sâu hơn việc áp dụng áp suất riêng phần hydro thấp trong kiểm tra chất lượng.
Haimerl đã nói:
“Chúng tôi hiện đang tiến hành thí nghiệm trên pin nhiên liệu bị lỗi để kiểm tra xem liệu chúng tôi có thể thực sự phát hiện ra các lỗi điển hình khi nồng độ hydro giảm hay không.”
Cuối cùng, kết quả có thể mở đường cho việc đơn giản hóa việc kiểm tra chất lượng pin nhiên liệu, giảm chi phí và giảm các yêu cầu về an toàn.
Tìm hiểu mối quan hệ giữa pin nhiên liệu màng trao đổi proton và áp suất riêng phần hydro – TechXplore.
