PEMFC 扩散

反应物的消耗与生成物的聚积通过两种方式影响燃料电池的性能统称为质量传输损耗，简要说明如下：

　　1.能斯特损耗。根据浓度差可以推断，燃料电池的可逆电动势将会下降。

　　2.反应损耗。因为反应物浓度的降低，反应速率的损耗将会增加。

 

 

 

扩散系数

消耗与生成物的聚积通过两种方式影响燃料电池的性能统称为质量传输损耗，简要说明如下：

 

　　1.能斯特损耗。根据浓度差可以推断，燃料电池的可逆电动势将会下降。

 

　　2.反应损耗。因为反应物浓度的降低，反应速率的损耗将会增加。

 

扩散系数

通过菲克定律或者Stefan-Maxwell计算出二维扩散系数以后，通过添加修正或引入有效的扩散率实现，根据Bruggemann修正在多孔结构中的有效扩散率可以表示为

 

 

一维扩散传输的方程可以表示为

 

 

 

 

 

 

极限电流密度

 

 

 

 

燃料电池的质量传输的焦点在于提高极限电流密度。

1.通过设计反应物均匀分布的良好的流场结构， 以确保流场中的反应物浓度。

2.通过优化燃料电池我的工作条件，电极结构和扩散层厚度，来保证大的有效扩散率和娇小的厚度。 催化层厚度的典型值在100-300um之间，有效扩散系数典型值为10^-2cm/s.

r燃料电池的其他损耗，如欧姆损耗，活化损耗，常常使电压·在达到极限电流密度之前就降为0了。

催化层中的浓度差通过两种方式影响燃料电池的性能

1.减少了能斯特电压（热力学电压），

2.增加了活化损失（反应速率降低）

这两点将导致燃料电池的“浓度过电势”。

 

阴极与阳极的极限电流密度

燃料电池中的每一种反应物都可以计算相应的极限电流密度。但是对于大多数的燃料电池，确定质量损耗时只考虑阴极，这是因为洋氧气的传输通常比氢气困难得多，这是由于燃料电池中往往使用的是空气 而不是氧气。

 

 

浓度影响能斯特电压

 

 

 

 

 

 

浓度影响反应速率

燃料电池的浓度耗散小结

 

浓度损耗主要出现高电流密度的情况下，但他的影响是骤变且严重的。 增加极限电流密度可以提高电池的潜在工作范围。