质子交换膜燃料电池电流密度分布特性和研究展望

黄振宇; 涂正凯

doi:10.7536/PC191120

化学进展 ›› 2020, Vol. 32 ›› Issue (7) :943-949 DOI: 10.7536/PC191120

综述

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质子交换膜燃料电池电流密度分布特性和研究展望

黄振宇 ¹ ,
涂正凯 ¹^,^**

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Local Current Density Distribution of Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Its Research Prospects

Zhenyu Huang ¹ ,
Zhengkai Tu ¹^,^**

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摘要

质子交换膜燃料电池具有无污染、噪声低、能量密度高、燃料转换效率高、响应速度快的显著优点,得到了迅速发展,但寿命仍然是制约其大规模商业化的重要原因。局部电流密度作为质子交换膜燃料电池运行过程中的重要参数,既能作为电池运行过程中的故障诊断和定位工具,提升电池运行的稳定性和和耐久性;又能提供电池运行期间其内部现象的有关信息,为深入理解电池反应机理以及优化电池设计提供有力指导,因此研究局部电流密度具有非常重要的意义。本文介绍并分析了实时原位测量局部电流密度的方法,比较了前人实验所得结果与模拟所得结果,阐述了相关参数对局部电流密度分布的影响机制,回顾并评析了局部电流密度用于燃料电池分析中的实际工作。最后,立足于局部电流密度的研究现状,给出了局部电流密度下一步的研究方向。

Abstract

Proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) is being paid to special attention around the world duo to their zero pollution, low noise, high energy density, high efficiency and fast response, thus it is developing rapidly in recent years. However, the lifespan of PEMFC vehicle is an important issue that restricts its commercialization. Local current density is an important parameter during the operation of PEMFC, which can be used as the fault diagnosis and positioning tool, improving the operation durability and stability of PEMFC. Moreover, the internal information of an operating PEMFC can be also revealed by the local current density, providing comprehensive understanding of the reaction mechanism and guidance for the optimization design of PEMFC. In consequence, it is of great importance for the thorough and comprehensive research of the local current density. In this paper, the methods for the in-situ and real-time measurement of the local current density are introduced and analyzed, and the results obtained by previous experiments and numerical simulation are compared. The effect of operation parameters on local current density have been summarized in detail and the applications of local current density in fuel cell analysis are reviewed. Finally, the development tendency is proposed based on the research progress of this topic.

Contents

1 Introduction

2 Research methods of the local current density

2.1 Methods for the in-situ and real-time measurement of the local current density

2.2 Numerical Simulation of the local current density

2.3 Factors affecting the local current density distribution

3 Applications of the local current density

4 Conclusions and outlook

Graphical abstract

关键词

质子交换膜燃料电池 / 局部电流密度 / 分布 / 优化设计 / 饥饿

Key words

PEMFC / local current density / distribution / optimization design / starvation

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黄振宇, 涂正凯. 质子交换膜燃料电池电流密度分布特性和研究展望[J]. 化学进展, 2020, 32(7): 943-949 DOI:10.7536/PC191120

Zhenyu Huang, Zhengkai Tu. Local Current Density Distribution of Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Its Research Prospects[J]. Progress in Chemistry, 2020, 32(7): 943-949 DOI:10.7536/PC191120

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1 引言

化石燃料的枯竭和环境的不断恶化,迫使各国不断寻找新一代汽车动力源^[1]。相比于燃油机,质子交换膜燃料电池拥有无污染、能量转换效率高的优点;相比于锂电池,质子交换膜燃料电池具有加氢时间短、能量密度高、响应速度快的优点。质子交换膜燃料电池的燃料——氢气,可通过风能、太阳能电解水制氢而得,解决了新能源发电上网困难的问题,形成一个无污染、低成本的能源利用循环。具有众多优点的质子交换膜燃料电池受到了广泛关注^[2,3,4,5,6],但寿命仍然是制约其大规模商业化的重要原因^[7,8,9,10]。

全面且深入地理解燃料电池运行过程中内部复杂的反应机制,对于从源头上探寻寿命衰减的成因至关重要,进而从根本上提升燃料电池的耐久性^[11]。局部电流密度是燃料电池各区域内部多个相关参数和多个物理场互相耦合作用后对外界的宏观表现,故而局部电流密度能够提供燃料电池运行期间其内部现象的有关信息,这有助于研究人员理解电池内部复杂的反应机理,从而为电池优化奠定基础^{[12, 13]}。另外,电流密度在膜电极上的分布并不均匀^{[14, 15]},Albaghdadi等^[16]对质子交换膜燃料电池进行三维非等温热湿应力建模,发现电池内部电流密度分布不均会导致膜电极上热湿应力分布不均,长期在此种工况下工作的膜电极会产生应力疲劳,产生裂缝。电流密度分布不均还会导致膜电极上产生局部热点,增大膜电极的衰减率^[17]。研究相关参数对电流密度分布的影响机制,通过合理的电池设计改善电流密度分布不均的现状,可以提高燃料电池寿命^[18]。综上所述,研究与分析局部电流密度有利于燃料电池的技术进步,对推进燃料电池的商业化具有重要的意义。

2 局部电流密度的研究方法

2.1 实时原位测量局部电流密度的方法

总体来说,实时原位测量燃料电池的局部电流密度分为两个步骤:区域划分和电流实时测量。电池分块技术、测量垫圈法、膜电极部分利用法和子电池法可用于划分局部区域。

电池分块技术^{[19,20,21,22,23]}(Segmented cell technology)通过将双极板、集流板和膜电极中的一个或多个划分为彼此绝缘的局部区域以测量电流密度分布。该技术可以通过细化划分区域提高空间分辨率^[14]。Lin等^[24]分别测量了阴极分块、阳极分块、阴阳极同时分块下的局部电流密度,发现由于垂直燃料电池膜电极平面的电导率非常大,不同分块策略得到的结果没有显著的差别,所以只需要对燃料电池阴极或阳极一侧进行区域划分。另外,膜电极分块不仅加工困难,还可能影响燃料电池运行的真实特性,并且膜电极电导率和横截面积较小^{[25, 26]},Noponen等^[27]的模拟结果表明,即使膜电极没有分块,电流也不会在膜电极平面内发生显著的流动,故而未对膜电极进行分块所产生的误差可以接受,因此后来的研究者很少对膜电极进行分块^[28]。

Sun等^[29]首次提出测量垫圈法并使用该方法测量了温度和湿度对蛇形流道中电流密度的影响^[30]。测量垫圈法通过将测量垫圈置于流道脊下可测量脊和相邻流道的半个区域内的电流密度分布,如图1所示。Zhang等^[28]使用这种方法测量了交指型流场和蛇形流场中的局部电流密度。这种方法的优点在于不需要对双极板、膜电极组件和集流板做特殊的改进,制造简单,成本低廉。尽管测量垫圈法测量了整个电池内的电流密度,但空间分辨率不高,并且测量垫圈法的空间分辨率受流道脊分布的控制,一般不能随意变化。另外,测量垫圈法不能保证脊下的测量垫圈收集到的电流密度就是脊下电流和相邻流道的半个区域内的电流密度之和,测量的不确定性大。故而,该种方法只能粗略反映电池内部电流分布的趋势,用于流道设计和阴阳极气体流动组合的初步优化实验。

Stumper等^[15]提出了膜电极部分利用法和子电池法。如图2所示,膜电极部分利用法通过将膜电极部分催化或全部催化后部分遮掩以测量不同区域的局部电流密度。

Wang等^[31]和Higier等^[32]使用这种方法分别测量了直流道和蛇形流道脊下和流道区域的电流密度分布。该种方法的优点在于不需要对电池结构做特殊的改进,但空间分辨率不高,一般用作特定的研究。

与电池分块法相同,子电池法使用绝缘材料隔离研究区域后测量其电流密度,不同点在于电池分块法将整个电池隔离成彼此绝缘的局部区域而子电池法只隔离电池的部分区域,如图3(a)所示。Liu等^[33]分别从燃料电池的入口、中部和出口区域隔离出4个子电池以分析工作参数对电流密度分布的影响。这种方法的优点在于可以根据研究者的需求有针对性地研究目的区域的电流密度分布。子电池一般配备独立的电子负载以更好地研究局部特性,如图3(b)所示。

多个电子负载^[19]、多路恒电位仪^[29]、并联电阻^{[20, 23]}和霍尔传感器^{[21, 22]}可用于实时测量局部电流密度。

多个电子负载或多路恒电位仪可以直接控制燃料电池局部工作状态并显示工作电流,但增加电子负载将导致实验成本增加,且负载变化时难以同时控制不同区域实时工作在同一工作状态^[15],而定制多路恒电位仪成本高、时间长,实验方案受限于可使用的多路恒电位仪。并联电阻法根据流经电阻的电压降测得局部电流,如图4所示。

并联电阻容易获得且成本低廉,但引入的额外阻抗将导致燃料电池的性能下降,这种不利影响可以随着并联电阻数目的增加和并联电阻阻值的减小而减小。霍尔电流传感器依靠霍尔效应测量电流,无需连入总电路,因而产生的误差较小^{[26, 34]}。霍尔电流传感器分为开环^[35]和闭环^[21]两种类型,闭环式霍尔传感器不容易受环境的影响,测量准确度更高^[34],但成本更高。

Cleghorn等^[14]引入的印刷电路板(Print circuit board, PCB)方法可将局部电流在电池内部重新汇集成总电流,避免了繁杂的引流和接线工作^[19]。 Lin等进一步将并联电阻内置于印刷电路板中^[36],该方法易于集成^[24],如图5,受到了广泛的运用^{[37,38,39,40]}。

2.2 局部电流密度的模拟现状

尽管已经有多种方法可以测量燃料电池中的局部电流分布,但最精细的方法也只能测得燃料电池中某一小区域内的电流密度平均值,无法准确获得电池内某一点的电流密度值,不利于对电池的精确控制。另外随着计算机硬件的不断发展,计算速度日益加快,还有数值算法的不断优化,数值模拟以耗时短、成本低的显著优点在质子交换膜燃料电池内部多物理场的分析中得到了长足发展^[41,42,43]。燃料电池内部机理复杂,包括很多物理场(流场、电化学场、温度场)的耦合,其中有五十多个参数相互控制^[44],所以建模需要兼顾计算成本和准确率。Thosar等^[45]使用无量纲法对电池建模进行分析,可以得到燃料电池电流密度分布的解析解,在减少计算量的同时保证了计算的准确性,也利于比较不同模型所得结果。Chevalier等^[46]用Peclet数、Damkholer数、Wagner数三个无量纲数确定了4个电流密度表达式能够简化的区域,并求出了简化区域内电流密度分布的解析解。Reshetenko等^[47] 获得了质子交换膜燃料电池中电阻率的分析解,在已知电池极化曲线和欧姆阻抗的情况下,可以获得电池中电流分布状况。Nguyen等^[48]采用的VTC(Voltage-to-current)算法将局部过电势和反应物浓度耦合,使得局部电流的计算更加精确。其计算结果表明:高负载下流道区域下的电流密度最大;而低负载时却是集流板下的电流密度最大,其计算结果与Jia等^[49]的实验结果一致。

目前,燃料电池数值模拟的关注点在对电池内部相互耦合的多物理场的精确描述和基于模拟的电池性能优化,但从文章对比中可以看到:尽管电流密度分布不是燃料电池数值模拟的关注对象,但只要所用模型正确,模拟所得的电流密度分布也能与实验所得结果吻合良好。鉴于实验的高成本、长周期,这个发现将为我们以后使用数值模拟进行前期的电流密度分布优化工作奠定信心。

2.3 影响局部电流分布的因素

运行参数(温度^{[27, 50]}、湿度^{[30, 51]}、过量系数^{[25, 52]})结构参数(装配压力^[53,54,55]、流道结构^{[28, 48, 56]}、孔隙率^{[57, 58]}、膜厚度^[19]、催化剂含量^{[59, 60]}、离子当量^[61])、运行方式(顺流、逆流和交叉流)^[23] 都显著影响局部电流密度的分布。虽然质子交换膜燃料电池内的电流密度分布是多种影响因素综合作用的结果,但整体却具有一定的规律:

(1)局部电流密度与气体的浓度分布趋势一致。在膜充分润湿的情况下(加湿度大),电流密度与反应物局部浓度的分布呈很强一致性。气体浓度高的区域电流密度大,故而电流密度沿流道方向递减。

(2)在膜没有充分润湿的条件下(加湿度小),膜的内阻与反应物浓度共同决定电池内部电流密度分布。此时存在三种不同的情况:第一,虽然反应气体在流道中不断被消耗,但在流道前中段区域,由于反应生成水的润湿使质子交换膜内阻不断降低的缘故,电流密度呈现上升趋势。当到达某一位置时,质子交换膜达到充分润湿的状态,此后液态水的润湿作用几乎不会再降低膜的内阻,电流密度分布就只与反应物浓度有关。第二,当到达某一临界位置时液态水对膜的润湿作用带来的内阻减小与由于气体浓度减小带来的浓差极化引起的内阻增大作用相等,此后由气体浓度减小带来的浓差极化占主导因素,局部电流沿流道方向不断降低。在这两种模式下,电流密度呈现先上升后降低的趋势。第三,由于液态水对膜的润湿而使膜内阻不断减小的作用一直呈主导因素,沿流道方向电流密度一直升高。

(3)水淹影响电流密度的分布。燃料电池在高电流密度下运行时将产生大量液态水积聚在流道下方而发生碳腐蚀,导致依附在碳载体上的催化剂铂颗粒产生团聚现象,极大降低电化学活性面积,影响催化效率,降低电池性能,增大电流分布的不均程度^[12]。

(4)局部电流密度与温度具有很强的耦合关系。温度越高,反应物的活性越高,电化学反应速率加快,局部电流密度越高,而局部电流密度越高,反应放出的热量越多,局部温度进一步上升。另外局部高温表明该区域内的气体能带走的水分越多,电池越不易产生水淹。但是水蒸气冷凝成液态水时所放出的热量能显著改变电池内部的温度分布,形成局部高温,故而在实验中实时观测到的局部高温区域并不一定是局部电流密度高的区域,也可能是水蒸气凝结成液态水较多导致水淹较为严重的区域。

(5)过量系数是反应气体实际供给量与理论所需量的比值。过量系数越大,实际供给的反应物越多,电池的浓差极化越小,电流密度越均匀。并且更多的气态反应物更容易将液态水吹离电池,研究表明过量系数每增加0.375,水淹区域向出口区域移动20%^[25]。但过量系数并不是越大越好,过快的气体流速将吹干入口处的质子交换膜,从而降低入口区域的局部电流密度。

(6)电池装配过程中可以通过调整螺栓扭矩的大小调整装配压力。装配压力通过影响电池接触阻抗、扩散层孔隙率的方式影响电池性能和局部电流密度分布。孔隙率增大可以降低传质阻力,但也会增大内阻。增加催化剂含量可以提高反应速率,但成本上升。电池入口处反应物浓度高,可以减小孔隙率和催化剂含量,而在电池出口处则需要增加孔隙率和催化剂含量以减少气体浓度减小带来的不利影响,经过这样的改进后,可以使局部电流密度分布更加均匀。

(7)不同流道结构产生的压降不同。高电流密度下,压降大的流道由于相邻流道间的压差作用使电流密度分布更均匀,水分更容易排出,电池性能更好。在其他条件相同下,电流密度均匀性:逆流>顺流>交叉流。

3 局部电流密度的应用

燃料电池中反应物浓度分布不均会造成反应气体局部“饥饿”现象,给电池带来不可逆的损坏。Chen等^[62]通过理论推导将电池缺气程度与膜电极上的局部电流密度相联系,提出了空气匮乏指数,解决了电池负载过程中缺气程度不能评定的问题。Liang等^[21]和Dou等^[63]通过测量局部电流密度和局部电势分析了反应气体“饥饿”对电池性能的影响。当阴极反应气体供应不足时,会发生电池反极现象,形成反向电流。当阳极反应气体供应不足时,燃料电池局部区域将产生电解水反应以维持正常的电流供给,此时阳极将产生局部高电势,导致催化层的碳载体和铂催化剂的严重腐蚀。阳极局部燃料“饥饿”将严重影响电池的寿命。Wang等^[40]通过在阳极加入促进氧析出反应的催化剂以抑制碳载体的腐蚀。初次优化后燃料电池阳极运行在缺气工况时入口区域局部电流密度衰减更快,于是增加入口区域催化剂载体含量对阳极进行第二次优化,经过第二次优化后的阳极比第一次优化的阳极对燃料“饥饿”工况体现出更好的耐受性。以上研究过程表明对局部电流密度的分析有利于对膜电极进行有针对性的优化,从而同时兼顾制造成本和寿命。Zhong等^[64]使用局部电流密度评价阳极结构优化后的性能。结果表明,阳极结构优化后,“真空效应”增强,燃料“饥饿”条件下阳极出口处的局部电流密度得到了提升,表明缺气工况得到了缓解。燃料电池长时间在缺气工况下运行会造成膜的严重腐蚀,形成穿孔,从而增加氢氧混合发生爆炸的风险。Lin等^[24]实验模拟了膜穿孔时电池内部电流密度分布状态:电池处于开路状态时,穿孔区域附近由于气体泄漏形成正向局部电流,而离穿孔区域较远处形成负向电流,总电流为零,但电池端电压下降;电池处于负载状态时,局部穿孔处由于气体泄漏产生了大的负向电流。

局部电流密度可用来分析燃料电池的变载工况。 Weng等^[65]发现当燃料电池从0.07 A·cm^-2变载至0.7 A·cm^-2时其下游区域由于反应气体供给不及时性能存在较大的波动。Shan等^[66]和Lin等^[67]测量了经历多次怠速、加载和过载三个动态循环过程的电池内部的电流密度分布,发现入口处和出口处的局部电流密度衰减最为严重,进一步采用扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)对膜电极的分析表明:膜电极中部的阴极催化层表面紧凑且平整,而膜电极入口和出口区域的催化层表面崎岖不平且带有裂缝。以上分析表明局部电流密度可以作为故障定位工具。

空气中含有的杂质气体会对电池寿命产生不利的影响,Reshetenko等^{[68,69,70,71,72]}通过局部电流密度研究了不同污染物对电池的毒化作用。局部电流密度的不同变化趋势体现了燃料电池不同的毒化响应特性。刚开始通入毒化气体时,入口区域受到了明显的毒化作用,电流密度急剧减小,由于入口区域对污染物的吸附作用,出口区域受到的毒化作用不明显,并且由于电池处于定电流输出状态,出口处的电流密度反而上升以弥补入口损失的电流^{[68,69,70,71,72]}。但随着毒化时间的延长,由于燃料电池对不同污染物的毒化响应机理不同,一些电池入口区域的电流密度开始逐渐增加而出口区域的电流密度开始逐渐减小^{[71, 72]}。对局部电流密度的分析有利于加深对燃料电池的毒化机理的认识,从而有助于提升燃料电池的环境适应能力。

实时原位测量燃料电池局部电流密度还能监测电流密度异常区域并结合控制策略及时做出反应,避免不当的工作条件对燃料电池造成损坏或产生更为严重的影响^[73]。

4 结论与展望

局部电流密度作为燃料电池的重要参数,主要有以下三个作用:(1)作为燃料电池内部复杂现象的显示器,为研究者深入理解电池反应机理,优化电池设计提供指导;(2)作为故障定位工具,方便高效且准确;(3)作为燃料电池运行过程中实时监测的变量,结合控制策略对异常工作状态及时做出响应,从而提升电池运行稳定性、安全性和寿命。

实时原位测量局部电流密度需要进行区域划分和电流实时测量。本文分别介绍了四种区域划分的方法和四种实时测量电流密度的方法。不同的方法各有其特点,研究者可针对研究目的,权衡考虑加工难度、集成难度和实验成本后灵活地选择合适的实验方法。另外,燃料电池电流密度分布的数值模拟结果与实验结果趋势吻合良好,在电池设计初期,研究者可通过数值模拟软件或自编算法研究电池内部电流密度分布趋势,加快电池的优化设计过程。

目前世界各国正大力推进质子交换膜燃料电池汽车的商业化应用^{[74, 75]},而电池成本和寿命仍是其商业化道路上最大的障碍。电流密度分布不均将导致膜电极上热湿应力分布不均,并在局部产生热点,降低电池寿命。研究者可在充分理解相关因素对电流密度分布特性的影响之后,通过合理的优化设计来缩减局部电流密度的不均匀性,降低电流密度分布不均给电池带来的损害。然而,单一优化局部电流密度可能导致电池整体性能的恶化^{[59, 60]},电池设计过程中应在提升电流密度分布一致性的同时兼顾电池性能的提升,从而有效地提高电池寿命并降低电池成本,更好地促进质子交换膜燃料电池的商业化发展。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

[1]	肖宽(Xiao K), 潘牧(Pan M), 詹志刚(Zhan Z G), 吴凡(Wu F). 电源技术 (Chinese Journal of Power sources), 2018,42(01):153.

[2]	Wang G, Yu Y, Liu H, Gong C, Wen S, Wang X, Tu Z. Fuel Processing Technology, 2018,179:203. doi: 10.1016/j.fuproc.2018.06.013

[3]	Majlan E H, Rohendi D, Daud W R W, Husaini T, Haque M A. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018,89:117. doi: 10.1016/j.rser.2018.03.007

[4]	Daud W R W, Rosli R E, Majlan E H, Hamid S A A, Mohamed R, Husaini T. Renewable Energy, 2017,113:620. doi: 10.1016/j.renene.2017.06.027

[5]	Lim J W, Lee D, Kim M, Choe J, Nam S, Lee D G. Composite Structures, 2015,134:927. doi: 10.1016/j.compstruct.2015.08.121

[6]	侯明(Hou M), 俞红梅(Yu H M), 衣宝廉(Yi B L). 化学进展 (Progress in Chemistry), 2009,21(11):2319.

[7]	Guerrero M N, Cisneros M M, Gervasio D, Pérez R J F. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015,52:897.

[8]	Wang J. Energy, 2015,80:509.

[9]	Chen H, Zhao X, Zhang T, Pei P. Energy Conversion and Management, 2019,182:282.

[10]	王诚(Wang C), 王树博(Wang S B), 张剑波(Zhang J B), 李建秋(Li J Q), 王建龙(Wang J L), 欧阳明高(Ou Y M G). 化学进展 (Progress in Chemistry), 2015,27(04):424.

[11]	Lobato J, Cañizares P, Rodrigo M A, Pinar F J, úbeda D. Journal of Power Sources, 2011,196(9):4209.

[12]	Belhadj M, Aquino A, Heng J, Kmiotek S, Raël S, Bonnet C, Lapicque F. Chemical Engineering Science, 2018,185:18.

[13]	Reshetenko T V, Bethune K, Rubio M A, Rocheleau R. Journal of Power Sources, 2014,269:344.

[14]	Cleghorn S J C, Derouin C R, Wilson M S, Gottesfeld S. Journal of Applied Electrochemistry, 1998,28(7):663.

[15]	Stumper J, Campbell S A, Wilkinson D P, Johnson M C, Davis M. Electrochimica Acta, 1998,43(24):3773.

[16]	Albaghdadi M, Aljanabi H. International Journal of Hydrogen Energy, 2007,32(17):4510.

[17]	Asghari S, Mokmeli A, Samavati M. International Journal of Hydrogen Energy, 2010,35(17):9283.

[18]	Zhang Y, Verma A, Pitchumani R. International Journal of Hydrogen Energy, 2016,41(20):8412.

[19]	Weng F, Jou B, Li C, Su A, Chan S. Journal of Power Sources, 2008,181(2):251.

[20]	Yu Y, Yuan X, Li H, Gu E, Wang H, Wang G, Pan M. International Journal of Hydrogen Energy, 2012,37(20):15288.

[21]	Liang D, Shen Q, Hou M, Shao Z, Yi B. Journal of Power Sources, 2009,194(2):847.

[22]	Strickland D G, Litster S, Santiago J G. Journal of Power Sources, 2007,174(1):272.

[23]	Alaefour I, Karimi G, Jiao K, Li X. Applied Energy, 2012,93:80.

[24]	Lin R, Gülzow E, Schulze M, Friedrich K A. Journal of The Electrochemical Society, 2011,158(1):B11.

[25]	Mench M M, Wang C Y, Ishikawa M. Journal of The Electrochemical Society, 2003,150(8):A1052.

[26]	Wieser C, Helmbold A, Gülzow E. Journal of Applied Electrochemistry, 2000,30(7):803.

[27]	Noponen M, Mennola T, Mikkola M, Hottinen T, Lund P. Journal of Power Sources, 2002,106(1):304.

[28]	Zhang G, Guo L, Ma B, Liu H. Journal of Power Sources, 2009,188(1):213.

[29]	Sun H, Zhang G, Guo L, Liu H. Journal of Power Sources, 2006,158(1):326.

[30]	Sun H, Zhang G, Guo L, Dehua S, Liu H. Journal of Power Sources, 2007,168(2):400. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.03.022

[31]	Wang L, Liu H. Journal of Power Sources, 2008,180(1):365.

[32]	Higier A, Liu H. Journal of Power Sources, 2009,193(2):639. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.03.059

[33]	Liu Z, Mao Z, Wu B, Wang L, Schmidt V M. Journal of Power Sources, 2005,141(2):205.

[34]	Geiger A B, Eckl R, Wokaun A, Scherer G G. Journal of The Electrochemical Society, 2004,151(3):A394.

[35]	Bender G, Wilson M S, Zawodzinski T A. Journal of Power Sources, 2003,123(2):163.

[36]	Lin R, Sander H, Gülzow E, Friedrich A K. ECS Transactions, 2010,26(1):229.

[37]	Liu D, Lin R, Feng B, Han L, Zhang Y, Ni M, Wu S. Applied Energy, 2019,254:113712. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113712

[38]	Shan J, Gazdzicki P, Lin R, Schulze M, Friedrich K A. Energy, 2017,128:357.

[39]	Zhang Q, Lin R, Técher L, Cui X. Energy, 2016,115:550.

[40]	Wang Y, Xie X, Zhou C, Feng Q, Zhou Y, Yuan X, Xu J, Fan J, Zeng L, Li H, Wang H. Journal of Power Sources, 2020,449:227542.

[41]	Priya K, Sathishkumar K, Rajasekar N. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018,93:121.

[42]	Zhang G, Jiao K. Journal of Power Sources, 2018,391:120.

[43]

Jahnke T, Futter G, Latz A, Malkow T, Papakonstantinou G, Tsotridis G, Schott P, Gérard M, Quinaud M, Quiroga M, Franco A A, Malek K, Calle-Vallejo F, Ferreira De Morais R, Kerber T, Sautet P, Loffreda D, Strahl S, Serra M, Polverino P, Pianese C, Mayur M, Bessler W G, Kompis C. Journal of Power Sources, 2016,304:207.

[44]	Eslamibidgoli M J, Huang J, Kadyk T, Malek A, Eikerling M. Nano Energy, 2016,29:334.

[45]	Thosar A U, Agarwal H, Govarthan S, Lele A K. Chemical Engineering Science, 2019,206:96.

[46]	Chevalier S, Josset C, Auvity B. Renewable Energy, 2018,125:738.

[47]	Reshetenko T, Kulikovsky A. Electrochemistry Communications, 2019,101:35.

[48]	Nguyen P T, Berning T, Djilali N. Journal of Power Sources, 2004,130(1/2):149.

[49]	Jia S, Liu H. International Journal of Hydrogen Energy, 2014,39(3):1449.

[50]	Hakenjos A, Muenter H, Wittstadt U, Hebling C. Journal of Power Sources, 2004,131(1/2):213.

[51]	Lin R, Cao C, Ma J, Gülzow E, Andreas Friedrich K. International Journal of Hydrogen Energy, 2012,37(4):3373.

[52]	Liu D, Lin R, Feng B, Yang Z. International Journal of Hydrogen Energy, 2019,44(14):7564.

[53]	Kim S, Kim M, Sohn Y. International Journal of Hydrogen Energy, 2015,40(35):11676.

[54]	Ihonen J, Jaouen F, Lindbergh G, Sundholm G, Kemiteknik, Tidigare I F, Kth. Electrochimica Acta, 2001,46(19):2899.

[55]	Lee W, Ho C, Van Zee J W, Murthy M. Journal of Power Sources, 1999,84(1):45.

[56]	Reshetenko T V, Bender G, Bethune K, Rocheleau R. Electrochimica Acta, 2013,88:571.

[57]	Shin D K, Yoo J H, Kang D G, Kim M S. Renewable Energy, 2018,115:663.

[58]	Bertei A, Yufit V, Tariq F, Brandon N P. Journal of Power Sources, 2018,396:246.

[59]	Santis M, Freunberger S A, Reiner A, Büchi F N. Electrochimica Acta, 2006,51(25):5383.

[60]	Zhang Y, Smirnova A, Verma A, Pitchumani R. Journal of Power Sources, 2015,291:46.

[61]	Herden S, Riewald F, Hirschfeld J A, Perchthaler M. Journal of Power Sources, 2017,355:36.

[62]	Chen H, Xu S, Pei P, Qu B, Zhang T. International Journal of Hydrogen Energy, 2019,44(11):5437.

[63]	Dou M, Hou M, Liang D, Shen Q, Zhang H, Lu W, Shao Z, Yi B. Journal of Power Sources, 2011,196(5):2759.

[64]	Zhong D, Lin R, Liu D, Cai X. Journal of Power Sources, 2018,403:1. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.09.067

[65]	Weng F, Hsu C, Li C. International Journal of Hydrogen Energy, 2010,35(8):3664. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.01.065

[66]	Shan J, Lin R, Xia S, Liu D, Zhang Q. International Journal of Hydrogen Energy, 2016,41(7):4239.

[67]	Lin R, Xiong F, Tang W C, Técher L, Zhang J M, Ma J X. Journal of Power Sources, 2014,260:150.

[68]	Reshetenko T V, Bethune K, Rocheleau R. Journal of Power Sources, 2012,218:412.

[69]	Reshetenko T V, St-Pierre J. Journal of Power Sources, 2015,287:401. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.04.073

[70]	Reshetenko T V, St-Pierre J. Journal of Power Sources, 2016,333:237. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.165

[71]	Reshetenko T, Laue V, Krewer U, Artyushkova K. Journal of Power Sources, 2019,438:226949.

[72]	Reshetenko T V, St-Pierre J. Journal of Power Sources, 2015,293:929.

[73]	Mohammadi A, Djerdir A, Yousfi Steiner N, Khaburi D. International Journal of Hydrogen Energy, 2015,40(45):15845.

[74]	池滨(Chi B), 侯三英(Hou S Y), 刘广智(Liu G Z), 廖世军(Liao S J). 化学进展 (Progress in Chemistry), 2018,30(2/3):243.

[75]	叶跃坤(Ye Y K), 池滨(Chi B), 江世杰(Jiang S J), 廖世军(Liao S J). 化学进展 (Progress in Chemistry), 2019,31(12):1637.

[1]	肖宽(Xiao K), 潘牧(Pan M), 詹志刚(Zhan Z G), 吴凡(Wu F) . 电源技术 (Chinese Journal of Power sources), 2018,42(01):153.
[2]	Wang G , Yu Y , Liu H , Gong C , Wen S , Wang X , Tu Z . Fuel Processing Technology, 2018,179:203. doi: 10.1016/j.fuproc.2018.06.013 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378382017315588
[3]	Majlan E H , Rohendi D , Daud W R W , Husaini T , Haque M A . Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018,89:117. doi: 10.1016/j.rser.2018.03.007 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1364032118300935
[4]	Daud W R W , Rosli R E , Majlan E H , Hamid S A A , Mohamed R , Husaini T . Renewable Energy, 2017,113:620. doi: 10.1016/j.renene.2017.06.027 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960148117305281
[5]	Lim J W , Lee D , Kim M , Choe J , Nam S , Lee D G . Composite Structures, 2015,134:927. doi: 10.1016/j.compstruct.2015.08.121 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S026382231500817X
[6]	侯明(Hou M), 俞红梅(Yu H M), 衣宝廉(Yi B L) . 化学进展 (Progress in Chemistry), 2009,21(11):2319. 25fa250b-3df4-4e4b-84c9-bcd48cd68300 http://www.progchem.ac.cn//CN/abstract/abstract10165.shtml
[7]	Guerrero M N , Cisneros M M , Gervasio D , Pérez R J F . Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015,52:897.
[8]	Wang J . Energy, 2015,80:509.
[9]	Chen H , Zhao X , Zhang T , Pei P . Energy Conversion and Management, 2019,182:282.
[10]	王诚(Wang C), 王树博(Wang S B), 张剑波(Zhang J B), 李建秋(Li J Q), 王建龙(Wang J L), 欧阳明高(Ou Y M G) . 化学进展 (Progress in Chemistry), 2015,27(04):424. http://manu56.magtech.com.cn/progchem/CN/10.7536/PC140807
[11]	Lobato J , Ca?izares P , Rodrigo M A , Pinar F J , úbeda D . Journal of Power Sources, 2011,196(9):4209.
[12]	Belhadj M , Aquino A , Heng J , Kmiotek S , Ra?l S , Bonnet C , Lapicque F . Chemical Engineering Science, 2018,185:18.
[13]	Reshetenko T V , Bethune K , Rubio M A , Rocheleau R . Journal of Power Sources, 2014,269:344.
[14]	Cleghorn S J C , Derouin C R , Wilson M S , Gottesfeld S . Journal of Applied Electrochemistry, 1998,28(7):663.
[15]	Stumper J , Campbell S A , Wilkinson D P , Johnson M C , Davis M . Electrochimica Acta, 1998,43(24):3773.
[16]	Albaghdadi M , Aljanabi H . International Journal of Hydrogen Energy, 2007,32(17):4510.
[17]	Asghari S , Mokmeli A , Samavati M . International Journal of Hydrogen Energy, 2010,35(17):9283.
[18]	Zhang Y , Verma A , Pitchumani R . International Journal of Hydrogen Energy, 2016,41(20):8412.
[19]	Weng F , Jou B , Li C , Su A , Chan S . Journal of Power Sources, 2008,181(2):251.
[20]	Yu Y , Yuan X , Li H , Gu E , Wang H , Wang G , Pan M . International Journal of Hydrogen Energy, 2012,37(20):15288.
[21]	Liang D , Shen Q , Hou M , Shao Z , Yi B . Journal of Power Sources, 2009,194(2):847.
[22]	Strickland D G , Litster S , Santiago J G . Journal of Power Sources, 2007,174(1):272.
[23]	Alaefour I , Karimi G , Jiao K , Li X . Applied Energy, 2012,93:80.
[24]	Lin R , Gülzow E , Schulze M , Friedrich K A . Journal of The Electrochemical Society, 2011,158(1):B11.
[25]	Mench M M , Wang C Y , Ishikawa M . Journal of The Electrochemical Society, 2003,150(8):A1052.
[26]	Wieser C , Helmbold A , Gülzow E . Journal of Applied Electrochemistry, 2000,30(7):803.
[27]	Noponen M , Mennola T , Mikkola M , Hottinen T , Lund P . Journal of Power Sources, 2002,106(1):304.
[28]	Zhang G , Guo L , Ma B , Liu H . Journal of Power Sources, 2009,188(1):213.
[29]	Sun H , Zhang G , Guo L , Liu H . Journal of Power Sources, 2006,158(1):326.
[30]	Sun H , Zhang G , Guo L , Dehua S , Liu H . Journal of Power Sources, 2007,168(2):400. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.03.022 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S037877530700571X
[31]	Wang L , Liu H . Journal of Power Sources, 2008,180(1):365.
[32]	Higier A , Liu H . Journal of Power Sources, 2009,193(2):639. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.03.059 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775309005692
[33]	Liu Z , Mao Z , Wu B , Wang L , Schmidt V M . Journal of Power Sources, 2005,141(2):205.
[34]	Geiger A B , Eckl R , Wokaun A , Scherer G G . Journal of The Electrochemical Society, 2004,151(3):A394.
[35]	Bender G , Wilson M S , Zawodzinski T A . Journal of Power Sources, 2003,123(2):163.
[36]	Lin R , Sander H , Gülzow E , Friedrich A K . ECS Transactions, 2010,26(1):229.
[37]	Liu D , Lin R , Feng B , Han L , Zhang Y , Ni M , Wu S . Applied Energy, 2019,254:113712. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113712 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0306261919313996
[38]	Shan J , Gazdzicki P , Lin R , Schulze M , Friedrich K A . Energy, 2017,128:357.
[39]	Zhang Q , Lin R , Técher L , Cui X . Energy, 2016,115:550.
[40]	Wang Y , Xie X , Zhou C , Feng Q , Zhou Y , Yuan X , Xu J , Fan J , Zeng L , Li H , Wang H . Journal of Power Sources, 2020,449:227542.
[41]	Priya K , Sathishkumar K , Rajasekar N . Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018,93:121.
[42]	Zhang G , Jiao K . Journal of Power Sources, 2018,391:120.
[43]	Jahnke T , Futter G , Latz A , Malkow T , Papakonstantinou G , Tsotridis G , Schott P , Gérard M , Quinaud M , Quiroga M , Franco A A , Malek K , Calle-Vallejo F , Ferreira De Morais R , Kerber T , Sautet P , Loffreda D , Strahl S , Serra M , Polverino P , Pianese C , Mayur M , Bessler W G , Kompis C . Journal of Power Sources, 2016,304:207.
[44]	Eslamibidgoli M J , Huang J , Kadyk T , Malek A , Eikerling M . Nano Energy, 2016,29:334.
[45]	Thosar A U , Agarwal H , Govarthan S , Lele A K . Chemical Engineering Science, 2019,206:96.
[46]	Chevalier S , Josset C , Auvity B . Renewable Energy, 2018,125:738.
[47]	Reshetenko T , Kulikovsky A . Electrochemistry Communications, 2019,101:35.
[48]	Nguyen P T , Berning T , Djilali N . Journal of Power Sources, 2004,130(1/2):149.
[49]	Jia S , Liu H . International Journal of Hydrogen Energy, 2014,39(3):1449.
[50]	Hakenjos A , Muenter H , Wittstadt U , Hebling C . Journal of Power Sources, 2004,131(1/2):213.
[51]	Lin R , Cao C , Ma J , Gülzow E , Andreas Friedrich K . International Journal of Hydrogen Energy, 2012,37(4):3373.
[52]	Liu D , Lin R , Feng B , Yang Z . International Journal of Hydrogen Energy, 2019,44(14):7564.
[53]	Kim S , Kim M , Sohn Y . International Journal of Hydrogen Energy, 2015,40(35):11676.
[54]	Ihonen J , Jaouen F , Lindbergh G , Sundholm G , Kemiteknik, Tidigare I F , Kth. Electrochimica Acta, 2001,46(19):2899.
[55]	Lee W , Ho C , Van Zee J W , Murthy M . Journal of Power Sources, 1999,84(1):45.
[56]	Reshetenko T V , Bender G , Bethune K , Rocheleau R . Electrochimica Acta, 2013,88:571.
[57]	Shin D K , Yoo J H , Kang D G , Kim M S . Renewable Energy, 2018,115:663.
[58]	Bertei A , Yufit V , Tariq F , Brandon N P . Journal of Power Sources, 2018,396:246.
[59]	Santis M , Freunberger S A , Reiner A , Büchi F N . Electrochimica Acta, 2006,51(25):5383.
[60]	Zhang Y , Smirnova A , Verma A , Pitchumani R . Journal of Power Sources, 2015,291:46.
[61]	Herden S , Riewald F , Hirschfeld J A , Perchthaler M . Journal of Power Sources, 2017,355:36.
[62]	Chen H , Xu S , Pei P , Qu B , Zhang T . International Journal of Hydrogen Energy, 2019,44(11):5437.
[63]	Dou M , Hou M , Liang D , Shen Q , Zhang H , Lu W , Shao Z , Yi B . Journal of Power Sources, 2011,196(5):2759.
[64]	Zhong D , Lin R , Liu D , Cai X . Journal of Power Sources, 2018,403:1. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.09.067 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775318310371
[65]	Weng F , Hsu C , Li C . International Journal of Hydrogen Energy, 2010,35(8):3664. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.01.065 51d8b6dc-11da-48cc-9d46-d5d72f05c7aa http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319910001369
[66]	Shan J , Lin R , Xia S , Liu D , Zhang Q . International Journal of Hydrogen Energy, 2016,41(7):4239.
[67]	Lin R , Xiong F , Tang W C , Técher L , Zhang J M , Ma J X . Journal of Power Sources, 2014,260:150.
[68]	Reshetenko T V , Bethune K , Rocheleau R . Journal of Power Sources, 2012,218:412.
[69]	Reshetenko T V , St-Pierre J . Journal of Power Sources, 2015,287:401. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.04.073 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775315007302
[70]	Reshetenko T V , St-Pierre J . Journal of Power Sources, 2016,333:237. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.165 https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775316313647
[71]	Reshetenko T , Laue V , Krewer U , Artyushkova K . Journal of Power Sources, 2019,438:226949.
[72]	Reshetenko T V , St-Pierre J . Journal of Power Sources, 2015,293:929.
[73]	Mohammadi A , Djerdir A , Yousfi Steiner N , Khaburi D . International Journal of Hydrogen Energy, 2015,40(45):15845.
[74]	池滨(Chi B), 侯三英(Hou S Y), 刘广智(Liu G Z), 廖世军(Liao S J) . 化学进展 (Progress in Chemistry), 2018,30(2/3):243. http://manu56.magtech.com.cn/progchem/CN/10.7536/PC170818
[75]	叶跃坤(Ye Y K), 池滨(Chi B), 江世杰(Jiang S J), 廖世军(Liao S J) . 化学进展 (Progress in Chemistry), 2019,31(12):1637.