150℃高温-秒级干湿气体切换PEMFC测试台

近期，IPS爱谱斯完成了150℃高温-秒级干湿气体切换PEMFC测试台的安调，实现了高温PEMFC测试，为车载PEMFC提供了更有工况意义的测试分析。

高温质子交换膜燃料电池（High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell, HT-PEMFC）是一种在较高温度下运行的燃料电池，相对于传统的低温PEMFC（通常在60–80°C范围内运行），高温PEMFC通常在120°C到200°C之间工作。它主要采用耐高温的质子交换膜材料，如磷酸掺杂的聚苯并咪唑（PBI）或改性Nafion等，能够在高温下保持较好的质子导电性。

高温PEMFC的特点

1. 工作温度较高：高温PEMFC的工作温度通常在120°C至200°C之间。高温下，质子交换膜（如PBI膜）能够保持良好的离子导电性，并且由于高温降低了电解质的水分依赖性，因此可以减少水管理问题。

2. 耐水管理问题：低温PEMFC容易受水管理问题的影响，尤其是在寒冷环境下，膜的水分含量会影响其性能。高温PEMFC通过减少对水的依赖性，能够在没有外部水源的情况下稳定运行，适应更广泛的环境。

3. 反应气体扩散更好：高温下反应气体（如氢气和氧气）的扩散性增强，使得高温PEMFC在较高的工作负载下依然能够保持较好的性能。

4. 更好的耐久性和抗CO中毒能力：高温环境下，CO中毒对电池的影响较低。传统PEMFC在使用含有微量一氧化碳（CO）的氢气时，催化剂会受到毒化，导致性能下降。而高温PEMFC能够有效缓解这一问题，适应含有一定CO量的氢气。

5. 较低的催化剂负荷：在高温条件下，由于催化反应速率较快，催化剂负荷可以降低，从而减少催化剂的用量和成本。

高温PEMFC的优势

1. 无需复杂的水管理：高温PEMFC能有效解决低温PEMFC中水管理的问题，减少了系统设计的复杂性。由于高温可以促进水蒸发和气体干燥，电池在运行时不需要额外的湿气管理系统。

2. 提高反应速率：高温提高了催化反应的速率，因此可以在较短的时间内实现更高的电力输出。这意味着系统在负载波动时，能够更快速地响应变化。

3. 扩展燃料源的使用：高温PEMFC对一氧化碳（CO）的抗毒性较强，可以利用含有少量CO的氢气，这对于氢气的制备和存储更为灵活，特别是在使用重整气体（如天然气重整气体）时具有优势。

4. 提高系统的效率：高温可以使得热管理更为简化，减少外部加热需求，同时与废热回收结合，可以提高整体的能源效率，特别适合用于高效的联合循环或联合供热应用。

高温PEMFC的应用

1. 便携式电源和备用电源：由于其较高的抗水管理能力，高温PEMFC在便携式电源和备用电源系统中具有应用潜力，特别是在需要长时间运行且对水管理要求高的情况下。

2. 汽车和交通工具：虽然高温PEMFC目前尚未广泛应用于汽车，但它们具有良好的高温耐受性，因此可能适用于一些特殊的交通工具，如长途运输、商用车等。

3. 发电和热电联产：高温PEMFC能够实现更高的系统效率，适合用于分布式发电和热电联产系统。通过回收废热，它们可以在工业、商业或住宅应用中提供高效的电力和热能。

4. 军事与航天应用：高温PEMFC由于其对气体污染和水管理的容忍性，适合用于军事或航天等特殊环境下的能源供应。