氛围杂质对车用燃料电池堆功能影响雄伟。影响燃料电池输出功能的楷模氛围杂质有H2S、SO2、NO2、NH3和NaCl。本文分享本田研发核心发展的氛围杂质对10片Clarity燃料电池单体串联电堆影响的台架实习。燃料电池的做事经过为处境氛围中氧气和来自储氢罐高纯度氢气产生电化学响应的发电经过。颗粒物和无益气体对车用燃料电池的影响如下：1.短期功能耗费；2.传感器、管道和空压机等氛围体例零部件皮相积蓄的细粉尘影响部件成效和结果；3.颗粒物一朝进入燃料电池堆，形成气畅通道窒碍，形成风阻增高和长久功能量耗费；4.盐和无益气体惹起阴阳极催化剂中毒，消浸催化剂活性，导致燃料电池结果消浸；5.含硫等气体的迫害导致燃料电池齐备溃败。

氛围杂质的浓度受众种要素影响，比方地舆处境和气候情形。所以，通过现场实习去量化差异氛围杂质的影响不实际。本田汽车公司通过向Clarity车用燃料电池阴极氛围侧供给含差异浓度杂质的气体来发展台架实习。影响车用燃料电池功能的楷模氛围杂质有H2S、SO2、NO2、NH3和NaCl。氛围杂质的峰值浓度参考 日本NEDO2010年发表的相干数据， 如下表1所示。

H2S气体的重要起原是火山气体(Volcanic gas)。据日本NEDO报道，位于日本箱根的大涌谷地域H2S气体浓度可能到达每小时均匀1700ppb(ppb，十亿分之一)。固然火山区域可寓目到高浓度H2S气体，但遵循日本《工业安然与康健法》，H2S气体正在做事处境中处理浓度为1000 ppb。所以本田汽车公司正在台架实习中将H2S气体峰值浓度设定为1000ppb。

SO2气体重要起原是火山气体和化石燃料。跟着汽油和工场废气脱硫技能的发展，化石燃料中排放的SO2气体正展示节减的趋向。经衡量，通常市区SO2气体浓度有19 ppb足下，而日本箱根的大涌谷地域火山气体中SO2因素会高达250 ppb。固然日本处境起色部制订的SO2浓度法式为每小时均匀100 ppb，但人体影响评估结果解说，当SO2浓度横跨1000 ppb，SO2会散逸出难闻的气息并令人不速。所以本田汽车公司正在台架实习中将SO2气体峰值浓度设定为1000ppb。

NO2气体起原较众，比方工场、热电厂、汽车和家庭。同样，据NEDO报道，市区通常NO2浓度可能达600 ppb。但也有报道，正在日本东京交通冗忙的地道出口处，NO2部分浓度可达6000 ppb。所以本田汽车公司正在台架实习中将NO2气体峰值浓度设定为10000ppb。

NH3气体起原包含汽车尾气排放、牲畜粪便和乳品厂区域的泥土。据报道，正在交通冗忙的东京地域，来自汽车尾气中的NH3浓度到达21 ppb。除此以外，遵循乳品厂区域大气NH3浓度陈诉显示，正在畜牧业昌隆的千叶市，NH3浓度最高可能到达38 ppb。所以本田汽车公司正在台架实习中将NH3气体峰值浓度设定为100ppb。

因为NaCl因素不是气态，平淡通过往电池入口注入NaCl水溶液的方式评估其影响。但正在沿海地域，NaCl平淡以气溶胶花样散布存正在。所以，有须要阐明以气溶胶花样进入的杂质对电池功能的影响。本田汽车公司采用水溶液注入和气溶胶注入两种方式实行台架实习并对照剖释结果。

如上图所示，10片Clarity燃料电池单体串联构成的电堆为实习寓目对象。高纯氢气通过饱泡器加湿和加热至车载燃料电池肖似工况下进入电堆；明净氛围经加热和加湿后与来自T型衔接布局的杂质搀和至指定浓度落伍入电堆。采用KOFLOC Model 3660 SERIES质地流量操纵器对气瓶中的杂质气体流量操纵以到达安谧的浓度。

燃料电池堆的运转形式如上图所示，重要模仿燃料电池汽车启停、加减速和高负荷运转状况。阴极气体流量QAir遵循电流I、法拉第常数F和化学计量比s估计打算得出，即QAir=I/4F*0.0224*s/0.21。进堆杂质流量Qcon由气瓶杂质浓度Ccylinder和气体流量Qcylinder估计打算得出，即Qcon=Ccylinder*Qcylinder。进堆杂质浓度Ccon由Ccon=Qcon/(Qair+Qcylinder)估计打算得出。功率衰减率界说为杂质气体通入时的功率弧线与明净气体通入时的功率弧线之间差值，如下图所示，估计打算公式为△P2/△t-△P1/△t。

大气中的NaCl被称为海盐气溶胶，一种源自海水中盐的气溶胶。大气中海盐气溶胶浓度受众种要素影响，如风速、风向和天气等，所以需求历久寓目监测来确定海盐气溶胶峰值浓度。本田汽车公司展现，相合海盐气溶胶浓度数据目前尚无面临民众颁发的数据，所以需求寡少发展此项磋商。开头探问显示，日本大气中海盐气溶胶峰值平淡崭露正在诸如冲绳如许的南部岛区域夏日台风时令。所以，本田汽车公司采用电力工程体例有限公司开荒的盐度计正在位于冲绳县宫古岛的日本气候测试核心实行了实地衡量。

上图为2016年9月2号至2016年10月2号功夫每4小时记实的均匀NaCl浓度频率散布情景。数据显示，众数值为20 μg/m³，也有浓度值横跨100μg/m³的年光段。所以本田汽车公司正在台架实习中将NaCl浓度峰值浓度设定为100μg/m³。

上图为气体杂质浓度和功率衰减率之间的相合。可能展现，四种杂质气体和浓度展示正相干(指数改变)，且两种含硫杂质(H2S、SO2)表示出相通的手脚。缘由是对付两种含硫杂质(H2S、SO2)，吸附正在催化剂Pt皮相活性点的硫最终以硫酸根离子花样存正在，参考以下化学响应式。

比拟含硫杂质(H2S、SO2)，肖似杂质浓度下NO2气体对电池功能的影响稍弱。据表1可知，NO2浓度横跨1000 ppb的处境也是存正在的。所以，可能以为正在NO2浓度高的区域，燃料电池功能也是受影响的。

由上图可知，海盐气溶胶花样的NaCl对电池功能衰减的影响弱于NaCl水溶液。通过剖释欧姆过电势展现，比拟海盐气溶胶，当氛围中注入NaCl水溶液，欧姆过电势较大。图中暗影局部的电压降△A值恰巧亲密暗影局部的欧姆过电势压降△B值。所以，可能以为电压降恰是由欧姆过电势惹起的。相干磋商里提到，当质子互换膜中蚁合物链通报钠离子时(非氢离子)，质子膜的阻抗将大幅添加。由于，当氛围中含有NaCl水溶液时，钠离子会代替氢离子，正在膜中通报，惹起欧姆过电势添加。

相反，当氛围侧注入海盐气溶胶花样的NaCl，并没有展现阻值上升。为此，本田汽车公司对Clarity燃料电池阴极流场冷凝水情景实行了模仿。结果解说，正在该磋商的测试工况下阴极流道没有发作冷凝水，欧姆阻值没有上升是由于海盐气溶胶NaCl没有熔化成冷凝水和离子，钠离子并没有进入质子膜。同时磋商指出，应该思索高负荷(大电流密度)要求下海盐气溶胶NaCl进入质子膜的情景(阴极流道有冷凝水)。

汽车测试网-创始于2008年，报道汽车测试技能与产物、趋向、动态等 合联邮箱 marketing#auto-testing.net (把#改成@)