Influence of Interaction between Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Switching Power Converters on Catalyst Degradation

质子交换膜燃料电池与开关电源转换器之间的相互作用对催化剂降解的影响

基本信息

  • 批准号:
    21760723
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2009 至 2010
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are generally operated using switching power converters that produce high-frequency ripple currents. These ripples cause high-frequency potential cycling of cells, which is believed to lead premature deterioration in the electrochemical surface area (ECA) of Pt/C catalysts. The qualitative relationship between ECA losses and the frequency of potential cycling was investigated in the range of 1 Hz-1 kHz. For frequencies higher than 100 Hz, ECA losses were comparable with those at the potential hold condition. However, for lower frequencies, ECA decreased significantly with decreasing frequency. The measured current during the potential cycling indicated that the current for double-layer capacitance dominated at frequencies higher than 100 Hz, while the currents associated with Pt oxidation/reduction were significant at frequency range lower than 100 Hz. The results obtained in this study are considered informative for electrical engineering research, because it relates to the design of switching power converters that do not negatively influence the Pt/C catalyst durability.
质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常使用产生高频涟漪电流的开关功率转换器来操作。这些波纹引起电池的高频电位循环,这被认为导致Pt/C催化剂的电化学表面积(ECA)的过早劣化。在1 Hz-1 kHz范围内研究了ECA损耗与电位循环频率之间的定性关系。对于高于100 Hz的频率,ECA损失与电位保持条件下的ECA损失相当。然而,对于较低的频率,ECA随频率降低而显著降低。电位循环过程中测得的电流表明,在高于100 Hz的频率下,双层电容的电流占主导地位,而与Pt氧化/还原相关的电流在低于100 Hz的频率范围内是显著的。在这项研究中获得的结果被认为是电气工程研究的信息,因为它涉及到开关电源转换器的设计,不产生负面影响的Pt/C催化剂的耐久性。

项目成果

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专利数量(0)
PEFCと電力変換装置の相互作用により発生する高周波電位変動が触媒劣化に及ぼす影響
PEFC与功率转换器相互作用产生的高频电位波动对催化剂劣化的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    鵜野将年;田中孝治
  • 通讯作者:
    田中孝治
電力変換装置が発生するリップル電流が固体高分子形燃料電池の触媒劣化に及ぼす影響
功率变换器产生的纹波电流对聚合物电解质燃料电池催化剂劣化的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    鵜野将年;田中孝治
  • 通讯作者:
    田中孝治
Pt/C catalyst degradation in proton exchange membrane fuel cells due to high-frequency potential cycling induced by switching power converters.
由于开关功率转换器引起的高频电势循环,质子交换膜燃料电池中的 Pt/C 催化剂降解。
Catalyst Degradation by Interaction between Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Switching Power Converters.
质子交换膜燃料电池和开关电源转换器之间的相互作用导致催化剂降解。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Masatoshi Uno;Koji Tanaka.
  • 通讯作者:
    Koji Tanaka.
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