催化层厚度对质子交换膜燃料电池性能影响的数值研究

采用一维稳态宏观均相模型，首次对不同阴极催化层（CCL）厚度的质子交换膜燃料电池（PEMFC）在全操作电流范围内的功率输出进行了计算和比较。在催化层中各相的体积比不变的前提下，催化层厚度以2种方式变化：一是变化单位面积催化层内的Pt载量；二是变化Pt在碳载铂（Pt/C）催化剂颗粒中的质量分数。2种方式的模拟结果均表明，催化层较厚的PEMFC具有较高的功率输出。但是从提高催化剂利用率角度考虑，第1种催化层厚度变化方式中催化层越薄催化剂利用率越高，第2种方式相反。在本研究设定的CCL参数范围内，最适宜厚度催化层在整个电流密度范围内都使PEMFC有最高的功率输出。