在燃料電池工作溫度較低時,空氣中的雜質氣體SO2會導致陰極催化劑中毒,影響燃料電池ORR效率,導致燃料電池性能降低。
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SO2毒化機理
SO2對燃料電池的毒化機理主要為SO2在Pt表面吸附形成含硫官能團,導致電化學表面積的損失,并加速Pt氧化物的形成。在單電池電壓≥0.8V時主要發生SO2的電氧化反應:
在單電池電壓處于(0.5~0.8)V時主要發生SO2的吸附反應:
在單電池電壓≤0.5V時主要發生SO2的電還原反應:
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測試步驟及目的
① 進行燃料電池的氣密性測試,用以保障試驗的安全性;
② 進行燃料電池的活化測試,將燃料電池性能提升至最優的狀態;
③ 進行穩定性考核測試,用來保證燃料電池性能穩定,排除燃料電池本身穩定性對試驗結果的影響;
④ 進行極化與電化學測試,表征燃料電池在毒化前后的差異;
⑤ 進行毒化耐久測試,考驗燃料電池對SO2的耐受能力。
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SO2氣體供給
① 確定SO2的濃度。不同濃度的SO2對燃料電池性能的影響也不相同,我們應結合燃料電池的應用場所來確定SO2的濃度。SO2主要的來源有化石燃料的燃燒,元素硫、硫酸和紙張的生產過程等。此外,火山噴發等自然現象也是 SO2 的重要排放來源。在世界上大多數城市SO2的年平均濃度在(5~20)ppb,但在工業區可達到(400~750)ppb的較高水平,而火山噴發則可讓SO2的濃度達到ppm級別。
② 確定SO2供給方式。我們應根據試驗對SO2氣體用量的大小來確定氣體的供給方式。在開展單電池測試或短時間測試等用氣量較少的試驗時,可直接使用相應濃度的SO2標準氣體進行測試;在開展整堆測試或長時間測試等用氣量較多的試驗時,建議采用高濃度的SO2氣體與純凈空氣進行混合配氣的方式來提供測試所需濃度的SO2氣體。
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試驗安全保障
SO2是具有強刺激性的有毒氣體,試驗過程具有一定的危險性。為了保障試驗的安全,特嗨氫能檢測采取措施主要有:
① 配備便攜式SO2濃度報警器,用于測試過程的巡檢;
② 配備固定式SO2濃度報警器,用于測試異常時聯動測試臺切斷氣源;
③ 配備防護面具、洗眼器等應急裝備,用于應急過程處置。
SO2毒化試驗有助于車載燃料電池發電系統SO2中毒的恢復手段的開發,空氣濾芯材料的選型等。目前特嗨氫能檢測已具備燃料電池SO2毒化試驗能力,歡迎行業伙伴一起交流一起成長!
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