·586· 北京科技大学学报 2003年第6期 表110℃以下时PEMFC的输出功率 度可以提高PEMFC的最大输出功率 Table 1 Power of PEMFC blow 10 C (3)当环境相对湿度小于30%，或者温度下降 相对湿度 至10℃以下时，PEMPC堆的输出功率有很大的 负载数/个 32 42 54 损失。 1 43 40 36 2 65 65 参考文献 3 1 Tatiana J P Freire,Ernesto R Gonzalez.Effect of membrane PEMFC堆的性能逐渐下降，合理的解释是，由于 characteristics and humidification conditions on the impe- 环境温度很低，开始时PEMFC电池堆的工作温 dance response of polymer electrolyte fuel cells [J].J Electroanal Chem,2001,503(1-2):57 度也很低，电极中催化剂（铂）的活力严重下降， 2 Kazim A.Economical and environmental assessments of 使得发生在PEMFC中的氧化和还原反应变慢. proton exchange membrane fuel cells in public buildings 实验中的一个明显的现象是PEMFC的启动变 [J].Energy Conversion and Management,2001,42(6):763 慢，正常情况下，从通入H到PEMFC堆的输出电 3 Susai T,Kawakami A,Hamada A,et al.Development of 压稳定时间不会超过1min,而在5℃左右时 a 1 kW polymer electrolyte fuel cell power source [J].J PEMFC的启动时间延长到大约6-8min.另一种 Power Sources,2001,92 (1-2):131 可能的原因是电池堆的工作温度在10℃以下时， 4 Jiang R Z,Chu D.Voltage-time behavior of a polymer 反应生成的水很难通过蒸发排出，造成反应气体 electrolyte membrane fuel cell stack at constant current discharge [J].J Power Sources,2001,92(1-2):193 过孔的堵塞，致使PEMFC不能正常工作.为了使 5张华民.质子交换膜燃料电池技术的发展动向 PEMFC堆的工作温度尽快上升到最佳工作状 当代化工，2002,31(3：125 态，有效的方法是在环境温度较低时，降低风机 6毋茂盛，李果，余达太，等，质子交换膜燃料电池及 电压，减免散热，利用反应生成的热提升PEMFC 其应用前景[.能源技术，2003,243105 堆的温度， 7俞红梅，衣宝廉，阿卜都拉·阿布里提，等.重整气为 燃料的质子交换膜燃料电池性能研究).电源技术， 3结论 2001,25(4):275 8胡里清.质子交换燃料电池一21世纪的新一代能 (I)环境温度、湿度是影响PEMFC的膜的湿 源动力系统[J).电池工业，2002,7(3)：225 度的重要因素之一， (2)当环境温度在10℃以上，增加环境相对湿 Effect of Environmental Condition on the Performance of Proton Exchange Mem- brane Fuel Cell WU Maosheng2,YU Datai",LI Guo",ZHANG Yangping' 1)Information Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Department of Computer Science,Henan Normal University,Xinxiang 453002,China ABSTRACT The performance of a proton exchange membrane fuel cell(PEMFC)stack was investigated at dif- ferent ambient temperatures and humidities.The results showed that the relative humidity and the temperature of the surrounding air significantly affected the performance of the PEMFC stack,and the max output power of the PEMFC stack increased sharply with the air humidity rising.While the relative humidity was less than 30%,or the ambient temperature dropped below 10C,the performance of the PEMFC stack deteriorated. KEY WORDS proton exchange membrane fuel cell;temperature;relative humidity;power一 5 8 6 . 北 京 科 技 大 学 学 报 20 30 年 第 6 期 表 1 10 ℃ 以下 时 P E M F C 的输 出功 率 1 1 b l e 1 P o w e r o f P E M F C b l o , v 1 0 ℃ 相 对湿 度 度 可 以提 高 P E M F C 的最 大 输 出功 率 . w (3 ) 当环 境 相对 湿 度 小于 30 % , 或 者温 度 下 降 至 10 ℃ 以下 时 , P E M p C 堆 的输 出功 率有 很 大 的 _ 损 失 . 犯一“43 一42065 一5436 负载 数 /个 l — 2 3 P E M F C 堆 的性 能逐 渐 下 降 . 合 理 的解 释 是 , 由于 环 境温 度 很 低 , 开始 时 P EM F C 电池 堆 的工 作温 度 也很 低 , 电极 中催 化 剂 ( 铂 ) 的活 力严 重 下 降 , 使 得 发 生在 P EM F C 中 的氧化 和 还 原 反应 变 慢 . 实验 中 的 一个 明 显 的 现 象 是 P E M F C 的 启 动 变 慢 , 正常 情 况 下 , 从 通入 H : 到 P E M F C 堆 的输 出 电 压 稳 定 时 间 不 会 超 过 l m in , 而 在 5 ℃ 左 右 时 P EM F C 的启 动 时 间 延长 到 大 约 6一s m in . 另一 种 可 能的 原 因是 电池堆 的工作 温度 在 10 ℃ 以下 时 , 反应 生成 的水很 难通 过 蒸 发排 出 , 造 成 反应气 体 过孔 的堵 塞 , 致 使 P E M F C 不 能 正 常工 作 . 为 了使 P E M F C 堆 的 工 作 温 度 尽 快 上 升 到 最 佳 工 作 状 态 , 有效 的方法 是在 环 境温 度 较 低 时 , 降低 风机 电压 , 减 免 散 热 , 利 用 反应 生 成 的热 提 升 P E M F C 堆 的温 度 . 3 结 论 ( l) 环 境温 度 、 湿 度 是 影 响 P E M F C 的膜 的湿 度 的重要 因素 之 一 , (2 ) 当环 境温度 在 10 ℃ 以上 , 增 加环 境 相对湿 参 考 文 献 1 aT tian a J P F er ier , E m e s ot R G o nz a l e z . E fe e t o f m e m b anr e e h ar a e t e r i st i c s a n d h um id iif e at i o n e o n di t i o n s o n ht e im P e - dan e e r e s P o n s e o f P o ly m e r e l e e tr o l yet fu e l e e ll s [ J』 . J E l e e tr o an a l C h e m , 2 0 0 1 , 5 0 3 (l 一 2 ) : 5 7 2 K az i m A . E c o n o m i c al an d e vn ior n n 1 e in a l a s s e s s m e n t s o f P r o t o n e x e h an g e m e m b r an e fu e l e e l l s i n P u b li e b u il d i n g s 【J ] . E n e r g夕 C o vn e r s i o n an d M a n a g e m e n t , 2 0 0 1 , 4 2 ( 6 ) : 7 6 3 3 S u s a i T, K aw ak am i A , H a m a d a A , e t a l . D e v e l o P m e in o f a 1 k W P o Iy m e r e l e e tr o lyt e fu e l e e ll P o w e r s o u r e e [ J ] . J P ow e r S o ur e e s , 2 0 0 1 , 9 2 ( l 一 2 ) : 1 3 1 4 Ji an g R Z , C h u D . Vo l t ag e 一 ti m e b e h a v i o r o f a P o ly m e r e l e e tr o ly t e m e m b r a ne fu e l e e l l s t a e k at e o n s t ant e u r e n t d i s e h agr e [J] . J P o w e r S o ur c e s , 2 0 0 1 , 9 2 ( 1 一 2 ) : 19 3 5 张 华 民 . 质 子交 换膜 燃 料 电池技 术 的发 展动 向 [J] . 当代化 工 , 2 0 0 2 , 3 1( 3 ) : 1 2 5 6 毋茂 盛 , 李 果 , 余达 太 , 等 . 质 子 交换 膜燃 料 电池 及 其 应用 前 景 [J ] . 能源 技 术 , 2 0 0 3 , 2 4 ( 3 ) : 10 5 7 俞红 梅 , 衣 宝廉 , 阿 卜都拉 · 阿布 里提 , 等 . 重 整气 为 燃 料 的质子交 换膜燃 料 电池性 能研 究 J[] . 电源 技术 , 2 0 0 1 , 2 5 ( 4 ) : 2 7 5 8 胡里 清 . 质 子交 换燃 料 电池— 21 世 纪 的新 一代 能 源 动 力系 统 [ J ] . 电池工 业 , 2 0 0 2 , 7 ( 3 ) : 2 2 5 E fe e t o f E n v i r o n m e n t a l C o n d it i o n o n ht e P e r fo mr an c e o f P r o t o n E x e h an g e M e m - b r a n e F u e l C e ll 砰U 九勿os he 心 2) , n 了D a at il) , lL G uo )] , Z 从咬万G aY n 即动g 刀 1) I n fo mr at i o n E n g in e e r l n g S e h o o l , U n iV er s ity o f s e i e n e e an d eT e hn o l o gy B e ij ign , B e ij ign 10 O0 8 3 , C h in a 2 ) D e P a rt l力 e n t o f C o m P ute r s e i e n e e , H e an N o rm a l L J n i v e rs ity , X i l l x i a n g 4 5 3 0 0 2 , C h i n a A B S T R A C T T he P e r of rm acn e o f a rP o t o n xce h an g e m e m b r ane fu e l o e ll ( P E M F C ) st a e k w as ivn e s it g ate d at d i-f fe r e in am bi e nt t e m P e r a tu r e s an d h切 rn id it i e s . hT e r e s u l t s s h o w e d ht at ht e re l at iV e h u m i d i ty an d ht e te m P e r a ot r e o f t h e s ur o 皿d i n g ia r s ign iif e a n t l y a fl 七e t e d ht e P e r of rm an e e o f ht e P E M F C s t a e k , a n d ht e m ax o u t P ut P o we r o f ht e P E M F C s t a e k i cn r e as e d s h a pr ly w i ht t h e a ir h u m i d iyt ir s i n g . Wh i l e ht e er l at iV e h u n l lid yt w a s l e s s ht an 3 0% , o r t h e am b i e in et m P e r a ut r e d r o P P e d b e l o w 1o oC , ht e P e r fo mr an e e o f ht e p E M F C s ta e k d et e ir o art e d . K E Y WO R D S rP ot on ex ch an g e m e m b r an e fu e l e e ll: t e m P e r a t u r e ; r e l at iv e h u m i d iyt : P ow e r