Dalawang pangunahing pagpapakita ng pagkabigo ng proton membrane

Ang electrolyte ng PEMFC ay perfluorosulfonic acidProton Exchange Membrane(PFSA lamad), na pangunahing gumaganap ng papel ng pagharang ng hydrogen at hangin, pagharang ng mga electron at pagsasagawa ng mga proton saFuel CellMga cell/electrolyzer. Habang tumataas ang oras ng operasyon, ang istraktura ngPFSA lamadMagbabago, at ang iba't ibang mga pag -andar ay hindi maiiwasang maapektuhan, higit sa lahat sa mga sumusunod na dalawang aspeto.

1. Gas cross-penetration

Matapos magtrabaho nang mahabang panahon, ang kapal ng lamad ng PFSA ay mababawasan, at lilitaw ang mga depekto tulad ng mga bitak at perforations. Ang kakayahang i-block ang gas ay lubos na humina, at ang hydrogen at hangin ay mag-cross-penetrate sa pamamagitan ng lamad ng PFSA, at bababa ang bukas na boltahe ng circuit (OCV) ng baterya.

Ang mekanismo ng mga depekto ng lamad ng PFSA ay maaaring higit na nahahati sa dalawang aspeto: pagpapalambing na sanhi ng pagkasira ng mekanikal at pagkasira ng lamad na dulot ng electrochemistry.

Ang lamad ng PFSA ay paulit -ulit na palawakin at pag -urong sa ilalim ng basa at mainit na mga siklo, na nagreresulta sa mga siklo ng stress. Sa paglipas ng panahon, magaganap ang mga bitak;

Ang henerasyon ng mga bitak ay magsusulong ng pagtagas at cross-penetration ng mga reaksyon ng gas, nagpapalubha ng pagkasira ng electrochemical;

Ang mga depekto na sanhi ng pagkasira ng electrochemical ay magiging mga lugar ng konsentrasyon ng stress, na kung saan ay mapabilis ang pinsala sa mekanikal.

Dalawang pangunahing pagpapakita ngProton Membranepagkabigo

SEM imahe ng nasira na istruktura ng lamad ng PFSA

Ang henerasyon ng mga micropores o microcracks ay hindi nagiging sanhi ng pagkabigo ng lamad ng PFSA kaagad, ngunit lumalawak sa isang tiyak na sukat sa ilalim ng pagkilos ng cyclic mechanical stress. Ang prosesong ito ay nagkakahalaga ng 50% ng buhay ng lamad ng PFSA. Samakatuwid, ang pagkapagod ng pagkapagod ng lamad ng PFSA ay napakahalaga.

Ang OCV ay isang mahalagang tagapagpahiwatig upang masukat ang buhay ng lamad ng PFSA

Ang malubhang gas cross-penetration sa loob ng lamad ng PFSA ay hahantong sa pagbawas sa OCV. Mayroong dalawang opinyon tungkol dito.

Ang isang view ay na sa bukas na estado ng circuit, ang hydrogen ay tumagos sa katod, at sa ilalim ng pagkilos ng electrocatalytic ng katod, ang isang halo-halong potensyal ay nabuo upang makabuo ng isang lokal na kalahating cell, sa gayon ibababa ang OCV ng baterya;

Ang isa pang view ay na pagkatapos ng hydrogen ay tumagos sa katod, ito ay na-adsorbed sa ibabaw ng katalista ng PT, sinisira ang interface ng PT-O, binabawasan ang potensyal na PT-O na halo-halong at sa gayon ay binabawasan ang OCV.

Ang pagbawas sa OCV ay maaari ring sanhi ng elektronikong maikling circuit.

Maaari nating makilala sa pagitan ng elektronikong maikling circuit at pagtagos ng gas sa pamamagitan ng pagbabago ng gas partial pressure.

Kapag ang pagtaas ng presyon ng gas na gas, ang presyon ng gas sa magkabilang panig ng lamad ay mas malaki, ang gas transmembrane permeation ay tumindi, at ang OCV ay bababa nang malaki; Ang parehong ay totoo sa baligtad.

Kung ang pagbaba ng OCV ay nauugnay sa presyon ng gas, nangangahulugan ito na nauugnay ito sa gas cross-permeation, na sanhi ng pagpapahina ng pagganap ng hadlang ng gas ng lamad; Kung ang pagbaba ng OCV ay hindi nauugnay sa presyon ng gas, nangangahulugan ito na sanhi ito ng elektronikong maikling circuit.

2. Bawasan ang proton conductivity

Kapag nahawahan ang lamad ng PFSA, ang mga proton sa grupong sulfonate ay pinalitan ng iba pang mga metal cations, na kung saan ay humahantong sa isang pagtaas sa materyal na katumbas na halaga ng EW ng lamad, isang pagbawas sa bilang ng mga proton na maaaring mailabas, at isang pagbawas sa dami ng tubig na maaaring mapaunlakan. Ang dalawang magkasama ay nagdudulot ng proton conductivity ng proton membrane na bumaba.

Ang halaga ng EW ay kumakatawan sa masa ng lamad na kinakailangan para sa 1 mol ng mga hydrogen ion. Ang mas maliit na halaga ng EW, mas malaki ang density ng proton sa lamad at mas mahusay ang kondaktibiti ng lamad.

Bilang karagdagan, kapag ang proton membrane ay inaatake ng mga libreng radikal, ang grupo ng sulfonate ay nabubulok, o isang reaksyon ng polycondensation ay nangyayari sa ilalim ng isang wet heat cycle upang mabuo ang anhydride, ang mga ito ay magiging sanhi ng lamad ng proton na mawalan ng mga proton, dagdagan ang halaga ng EW, at sa huli ay magdulot ng pagbawas sa pag -uugali.