運用CFD軟件模擬分析了10種不同變截面流道質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的性能,在相同操作條件下,對比分析了10種流道的壓力分布特性、水分布特性、氣體分布特性及電化學特性,詳細說明了各性能隨流道截面結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律。由模擬結(jié)果分析得出,V型變截面流道的各方面性能最優(yōu),其能夠保證合理的壓降、有效地排出反應(yīng)生成的液態(tài)水、使氣體更加均勻地分布于擴散層,從而保證了PEMFC性能的提升。此外,V型變截面流道PEMFC的最大功率密度比正常截面PEMFC提高了12.2%。模擬結(jié)果對PEMFC流道的設(shè)計與優(yōu)化具有一定的指導意義。 

【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖４為實驗用流道、膜電極（ＭＥＡ）及所用ＰＥＭＦＣ實物照??片

表３所示。??表３?單個ＰＥＭＦＣ的參數(shù)??項目??數(shù)值??擴散層孔隙率??０．４??擴散層厚度／ｍｍ??０．３８??催化劑層厚度／ｍｍ??０．０１??催化劑層孔隙率??０．２??鈷擔載量／（ｍｇ?？?ｃｍ＿２）??０．５??電池有效面積／ｃｍ２??１６??空氣流量／（ｍＬ?？?ｍｉｎ＿１）??７４３??氣氣流量／（ｍＬ?．?ｍｉｎ＋１）??２２８??電池溫度／Ｋ??３５３??圖４為實驗用流道、膜電極（ＭＥＡ）及所用ＰＥＭＦＣ實物照??片。??圖４?實驗用設(shè)備??圖５為直流道常規(guī)截面（１６路直流道ＰＥＭＦＣ）實驗與仿真??極化曲線對比圖，從圖５中可以明顯看出，在電位較高、電流??密度較低的區(qū)域內(nèi)，實驗結(jié)果與模擬結(jié)果十分吻合，在低電位??高電流密度區(qū)域內(nèi)，模擬性能要稍高于實驗值，這取決于模擬??的理想條件，這些理想條件是實驗中無法達到的。綜上所述，??在誤差允許范圍內(nèi)，實驗結(jié)果能夠?qū)?shù)值模擬的正確性和可??行性進行很好的驗證。??９７７??２０２０．７?Ｖｏｌ．４４?Ｎｏ．７??

究與設(shè)計??ＺＺＺＺ??＇?１Ｍ－??ＩＩ型??ｍｍ?—??—?—?Ｉｖａ??ｖ型??ＶＩＭ??ｖｎ型??＼ｍ????ｉｘ?型??ｘ型??圖２?１０種不同變截面流道左視圖??質(zhì)過程進行了數(shù)值模擬。??表１為變截面流道入口與出口尺寸，表２為ＰＥＭＦＣ的相??關(guān)參數(shù)。???表１?流道尺寸參數(shù)?ｍｍ??類型??入口??出口??寬??髙??寬??髙??Ｉ??１．０??０．９??１．０??１．０??ＩＩ??１．０??０．８??１．０??１．０??ｍ??１．０??０．７??１．０??１．０??ＩＶ??１．０??０．６??１．０??１．０??Ｖ??１．０??０．５??１．０??１．０??ｍ??１．０??１．０??１．０??０．９??ｖｎ??１．０??１．０??１．０??０．８??ＶＩ??１．０??１．０??１．０??０．７??Ｋ??１．０??１．０??１．０??０．６??Ｘ??１．０??１．０??１．０??０．５??表２?ＰＥＭＦＣ參數(shù)表??項目??數(shù)值??ＰＥＭＦＣ?長度／ｍ??０．０４??ＰＥＭＰＣ?寬度／ｍ??０．０４??ＰＥＭＦＣ?肋度／ｍ??８Ｘ１０?一?４??擴散層厚度／ｍ??３．８?Ｘ１０－４??催化劑層厚度／ｍ??５．０?Ｘ１０＂５??膜厚度／ｍ??１．０Ｘ１０－４??ＧＤＬ孔隙率??０．４??ＧＤＬ?透過率／（ｍ２．?ｓ＿１）??１．１８Ｘ１０＂１１??ＧＤＬ?電導率／（Ｓ?？?ｍ＿１）??２２２??Ｘ作溫度／Ｋ??３５３．１５??電池電壓／Ｖ??０．６??２模型的實驗驗證??對于ＰＥＭＦＣ仿真模型驗證的研究，通常通過對比實驗與??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]進氣速度對交指HT-PEM燃料電池性能的影響[J]. 陳士忠,羅鑫,夏忠賢,孔建霞.  沈陽建筑大學學報(自然科學版). 2017(03)
[2]四流道蛇形流場孔隙率對PEMFC性能的影響[J]. 簡棄非,李云鵬.  電源技術(shù). 2012(04)
[3]流道截面形狀對PEM燃料電池性能的影響[J]. 王玚,王長輝,林震.  電源技術(shù). 2012(01)
[4]質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)建模及特性分析[J]. 賈秋紅,韓明,鄧斌,張財志.  電化學. 2011(04)
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池擴散層水傳遞可視化研究[J]. 譚澤濤,賈力,張竹茜.  中國電機工程學報. 2011(17)
[6]反應(yīng)氣體流量和背壓對PEM燃料電池性能的影響[J]. 孫紅,吳玉厚.  沈陽建筑大學學報(自然科學版). 2006(06)



本文編號：2983130