机械工程学报

作者：袁浩, 戴海峰, 杜润本, 魏学哲

单位：1. 同济大学汽车学院 上海 201804;2. 同济大学新能源工程中心 上海 201804

关键词：质子交换膜燃料电池,电化学阻抗,极化过程,弛豫时间分布,等效电路模型；

基金：国家重点研发计划（2017YFB0103105）和上海市科学技术委员会（18DZ1101103）资助项目。

电化学阻抗谱技术能够获取燃料电池不同频率阻抗，但对阻抗的构成缺乏进一步解析，难以直接构建精准的等效电路模型进行阻抗拟合分析，而弛豫时间分布（Distribution of relaxation time，DRT）方法不需要定义特定的等效电路模型，即可解析燃料电池不同时间常数的极化过程。针对实验室用质子交换膜燃料电池，在不同运行条件下对其进行阻抗谱测量，并通过Kramers-Kronig关系验证所记录阻抗数据的质量。基于DRT分析方法，系统地解释阻抗谱中各频段阻抗对应的物理或化学意义。研究表明，该电池的电化学阻抗谱主要由3个不同时间常数频段的极化阻抗构成，通过与运行条件相关性的系统分析，确定低频段阻抗为氧气在多孔介质中的传输阻碍，中频段阻抗为与氧还原反应有关的电荷传递阻碍，中高频段阻抗为阴极催化剂层中的质子传输阻碍。为进一步确定DRT分析结果的合理性，采用等效电路模型拟合测量的阻抗数据，辨识的电阻元件参数变化趋势与DRT分析结果一致。

来源：2020年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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