3.2.4 传质极化的改进

燃料电池工作过程中，随着净反应速度的提高，扩散步骤逐渐成为整个电极过程的速率决定步骤。由于燃料电池阴极使用空气，氧气的扩散比氢气慢得多，因此一般计算浓差极化时只考虑氧气的扩散过程。

当扩散步骤成为整个电极过程的控制步骤时，可以用电流密度 j 来表示，即

式中， 是气体扩散层氧气的扩散系数； 是氧气浓度； 是实际参与反应的氧气浓度。

因此实际参与反应的氧气浓度 为

式中， 是产生O ₂ 的速率； 是阴极水的有效扩散系数。

根据能斯特方程，浓差极化 η _c 的值可以计算为

为了方便计算，引入极限扩散电流密度 j _L

极限扩散电流密度表示的是当达到此电流密度时，由于扩散过程的损耗，实际参与反应的氧气浓度为0，即燃料电池不能获得比极限扩散电流密度更大的电流密度。一般而言，浓差极化的形式与活化极化计算过程中浓度项的形式相同。因此，计算浓差极化时，一般将两者合并，即

综上，PEMFC的电压表达式为 JHAY+NMShsMEJrEYl2pY0ZSvxoSidiM6Mo8v3gnfNya5BkPYjXI7Wgtoef/2/T1x