電源技術研究與設計30kW高比功率質子交換膜燃料電池堆研制胡里清，李拯，夏建偉，吳昕，傅明竹（上海神力科技有限公司，上海20140⑴或電池堆的工作站；（2）大功率高比功率質子交換膜燃料電池堆的工程設計；（3）組裝單電池，建立診斷、測試并改進質子交換膜-電極（三合一體）效能的技術；（4）組裝30kW「電池堆，并建立診斷、測試、改進其效能的技術。神力公司研制成功的30kW質子交換膜燃料電池堆比功率達到：720WVL，708WVkg上海神力公司承擔了國家科技部“九五”重大攻關項目“30kW質子交換膜燃料電池動力系統的研制”，在發展大功率、高比功率的PEM燃料電池技術上著重于以下工作：（1）針對大功率、高比功率PEMFC工作條件下的氣、液傳質與分配，熱、水管理，密封等要求，采用國際上先進的PEM燃料電池堆工程設計與制造技術；（2）建立單電池測試性能診斷與改進技術，并發展高性能的PEM燃料電池三合一電極制作技術與工藝。

1導流板周邊冷卻技術可以不用導流冷卻水的冷卻夾板。

這樣整個電池堆全部采用雙極板（一面導氫氣，另一面導氧化劑空氣），大大提高整個電池堆的比功率。

2.2質子交換膜燃料電池中三合一電極性能對電池比功率影響（1）不同質子交換膜對三合一電極性能的影響三合一電極在某種特定的工作條件下可以用工作電壓與輸出電流強度來描述其工作性能，是燃料電池單電池采用不同類型的Nafion質子交換膜的性能曲線。

氣計量比1空氣計量比2.換膜具有較好的工作性能。Nafiorr1135質子交換膜比Nafion-115質子交換膜薄，但仍具有足夠的牢度。我們采用Nafion-1135質子交換膜。

（2）30kW「質子交換膜燃料電池堆的工作性能燃料電池在特定工作條件下的輸出功率等于燃料電池工作電壓乘上輸出電流，隨著輸出電流從零不斷增大，當電流大到一定程度時，燃料電池輸出功率會達到最大值，當電流在增大到一定值時，輸出功率反而降低。如所示，是30kWf質子交換膜燃料電池工作性能曲線。

氣計量比1空氣計量比2.5.如所示，是30kWf質子交換膜燃料電池輸出功率與工作電流的性能曲線。

2.3質子交換膜燃料電池工作條件對電池比功率的影響（1）氫氣、空氣的運行壓力對燃料電池比功率的影響對質子交換膜燃料電池工作條件來說，燃料氫氣與空氣的壓力越高，燃料電池在輸出相同的電壓時輸出的工作電流越大。但燃料電池運行壓力越高，對外圍運行輔助系統的要求越電源技術胡里清等：30kW高比功率質子交換膜燃料電池堆研制高，而且要消耗更多的額外功率。例如對空氣輸送設備空壓機來說，壓縮壓力越高，壓縮機耗不同壓力下單電池的功率-電流曲線功越大。為了考慮整個燃料電池系統效率最高，一般應找到最佳的運行壓力。本文中都采用2⑴kPa的運行壓九使整個燃料電池系統具有較高的效率較大的比1反映了燃料電池堆的工作性能穩定性。

本文研究表明，PEM燃料電池工程設計與制作對PEMFC的結構緊湊、減小質量有重大影響，并且工程設計的各流道及流道孔的形狀尺寸對提高PEMFC工作條件下傳質、傳熱效率有重大較大的影響，所以PEMFC工程設計與制作對PEMFC比功率起決定性的影響；另外PEMFC電極性能對PEMFC的功比率有直接影響，只有在電極高電流密度工作條件下電極極化仍然較小，燃料電池堆才能達到較大的輸出電壓、電流（功率）。PEMFC整個運行系統的運行條件對PEMFC比功率也起到關鍵的作用。PEMFC必須在最佳的壓力、溫度及燃料、氧化劑計量比等條件下運行，達到整個系統的有效輸出功率最大，而支持整個PEMFC運行系統運行的消耗功率達到較低的要求。

功率同時外圍輔助運行系統耗功又不多。

電池運行溫度對比功率的影響致謝對胡純、周勇、董輝為完成此工作所作的貢獻表示感謝。

為不同溫度時質子交換膜燃料電池單電池