水管理和有效的反应物传输在提高质子交换膜（PEM）燃料电池的性能方面发挥着至关重要的作用。多孔传输层（PTL）由涂有微孔层（MPL）的大孔气体扩散层（GDL）组成。这些层通过去除多余的水和改善反应气体分布来减少传质损失。减少传质损失的一种众所周知的制造技术是通过将聚四氟乙烯负载到 GDL 和 MPL 来增加 PTL 的疏水性。极化曲线将证明疏水性增加的影响，特别是在产水量高且电池需要更多反应物的高电流密度区域。在该地区，大众运输的损失导致电力的急剧损失。为了研究质量传递效应，三个 PTL 的特征是易地和原位方法。比较了 MPL 中两种不同的 GDL（GDL1 和 GDL2）和两种不同的 Teflon 负载量（MPLT18 和 MPLT50）。二易地已知影响燃料电池性能的特性是 PTL 中水的接触角 (CA) 以及 GDL 和 MPL 的孔径分布 (PSD)。使用低表面张力液体技术来查找 PTL 的 CA 和 MPL 的 PSD [1]。这些结果报告在表 1 中。图 1 显示了三个 PTL（MPL 侧）的 SEM 图像。二原位用于表征燃料电池的技术是阻抗测量，更常见的是极化曲线。如前所述，极化曲线显示了高电流密度区域中传质损失的影响；更有效的 PTL 将带来更高的最大功率。图 2 中的极化曲线展示了测试的 PTL 中的这种功率趋势。虽然这 是用于燃料电池测试的主要技术，但它缺乏有关燃料电池真正最佳水平性能的信息。阻抗测试被认为是分析燃料电池在不同电流密度区域的电阻的重要工具[2-6]。图 3 以所测试 PTL 的波特幅度图的形式显示了作为频率函数的阻抗。为了评估电池的总电阻（活化电阻、欧姆电阻和传质电阻），使用了 1 Hz 时的低频阻抗。这些总电阻值作为电流密度的函数绘制在图 2 中。评估每个 PTL 的最小电阻点表明，该点远低于最大功率，如图 2 所示。该点似乎非常重要并值得进一步研究。结果还表明，随着 PTL 疏水性的增加（较高的 CA/较低的 PS），电池的性能也会提高。GDL1 MPLT50 不仅产生了最佳性能，其总电阻仅从最小值略微增加到 1 A/cm2，支持该 PTL 的稳健性。这项研究的结果可应用于任何燃料电池系统的表征，以实现其最佳性能。参考 RK 菲利普斯等人，世界氢能大会，763，（2012） SM Rezaei Niya、M. Hoorfar、J. 电源,240，281，（2013） X.袁等人，J.氢能源,32，4365，（2007） L.Omati 等人，J.氢能源,36，8053，（2011） D.马列维奇等人，J.电化学。苏克。,156，B216，（2009） Y.唐等人，J.电化学。苏克。,153，A2036，（2006）



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