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Microscopic Observations of Freezing Phenomena in PEM Fuel Cells at Cold Starts

机译：冷启动时PEM燃料电池中冻结现象的微观观察

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摘要

In polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells, the generated water transfers from the catalyst layer to the gas channel through microchannels of different scales in a two phase flow. It is important to know details of the water transport phenomena to realize better cell performance, as the water causes flooding at high current density conditions and gives rise to startup problems at freezing temperatures. This article presents specifics of the ice formation characteristics in the catalyst layer and in the gas diffusion layer (GDL) with photos taken with an optical microscope and a cryo scanning electron microscope (cryo-SEM). The observation results show that cold starts at -10℃ result in ice formation at the interface between the catalyst layer and the microporous layer (MPL) of the GDL, and that at -10℃ most of the ice is formed in the catalyst layer. Water transport phenomena through the microporous layer and GDL are also a matter of interest, because the role of the MPL is not well understood from the water management angle. The article discusses the difference in the water distribution at the interface between the catalyst layer and the GDL arising from the presence of such a microporous layer.
机译：在聚合物电解质膜（PEM）燃料电池中，生成的水在两相流中通过不同规模的微通道从催化剂层转移到气体通道。重要的是要了解水传输现象的细节，以实现更好的电池性能，因为水会在高电流密度条件下引起水泛滥，并在冰点温度下引发启动问题。本文用光学显微镜和低温扫描电子显微镜（cryo-SEM）拍摄的照片介绍了催化剂层和气体扩散层（GDL）中冰的形成特性。观察结果表明，在-10℃开始冷会导致在催化剂层和GDL的微孔层（MPL）之间的界面形成冰，而在-10℃时，大部分的冰会在催化剂层中形成。通过微孔层和GDL的水传输现象也是一个令人关注的问题，因为从水管理的角度尚不清楚MPL的作用。该文章讨论了由于存在这种微孔层而在催化剂层和GDL之间的界面处水分布的差异。

著录项

  • 来源
    《Heat Transfer Engineering》 |2013年第3期|258-265|共8页
  • 作者

    TAKEMI CHIKAHISA;

  • 作者单位

    Graduate School of Engineering, Hokkaido University, N13, W8, Sapporo, Hokkaido, 060-8628, Japan;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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