一氧化碳毒化現象對PEMFC性能影響之暫態分析

Abstract

本文使用數值模擬的方式，探討質子交換模燃料電池在陽極觸媒層受到一氧化碳毒化後，其內部氫氣、一氧化碳之濃度、白金表面覆蓋率、電流密度分佈的暫態行為。在陽極觸媒層內，由於一氧化碳會與白金形成穩定的鍵結，造成氫氣的使用率下降，因此主要是考慮氫氣與一氧化碳因吸附、脫附以及電化學氧化行為造成在白金表面覆蓋率的改變，進而影響到電池的性能。研究中主要是改變不同的一氧化碳濃度、觸媒層厚度以及孔隙率，來探討不同條件對於電池內部所產生之現象。 研究結果顯示，當所通入的一氧化碳濃度達100ppm時，造成電池性能衰退了74.7%，比25ppm時，多下降了22.3%，而且到達穩態的時間減少了405秒。在改變觸媒層厚度的情況之下，發現通入10ppm之一氧化碳時，觸媒層厚度在5~16μm，性能表現最好。至於孔隙率方面，孔隙率越大(0.5)，性能越好，尤其是在通入越低的一氧化碳濃度(10ppm)時，效果越明顯。