發(fā)布時間：2021-06-26 22:09

　　蛇形流道因其優(yōu)異的排水性能成為人們重點研究對象,但其較長的流道導致反應氣體分布不均勻,較高的壓降導致非常大的寄生能量損失。為研究變通道蛇形流道對質(zhì)子交換膜燃料電池性能的影響,對不同構(gòu)型的漸變流道進行模擬分析和數(shù)值比較。結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)形式不同的漸變蛇形流道對燃料電池排水性能、反應氣體分布均勻性以及壓降均具有顯著的影響,對蛇形流道結(jié)構(gòu)研究和優(yōu)化具有一定的參考意義。 

【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖６?不同漸變蛇形流道的ＧＤＬ氧氣濃度分布??能及時排出，就會導致陰極水堵塞，降低氧氣的傳質(zhì)，從而影??響燃料電池的整體性能

運過程中不至于因氧氣消耗而下降過快，表現(xiàn)出優(yōu)于??其他結(jié)構(gòu)形式的流道傳質(zhì)能力。??４．３陰極水濃度分布??陰極流道排水性能的優(yōu)劣嚴重制約著ＰＥＭ燃料電池的??發(fā)展［１２１。ＰＥＭ燃料電池產(chǎn)物水是在陰極催化層發(fā)生電化學反??應產(chǎn)生，通過滲透流經(jīng)擴散層，到達流道后排出。若產(chǎn)物水不??（幻常規(guī)型??（ｂ）漸變Ｉ型??（ｅ）ｉ？ｆ＾ｌＶ？??（ｆ）漸變Ｖ祖??圖６?不同漸變蛇形流道的ＧＤＬ氧氣濃度分布??能及時排出，就會導致陰極水堵塞，降低氧氣的傳質(zhì)，從而影??響燃料電池的整體性能。圖７可直觀地顯示出常規(guī)型、漸變Ｉ??型、漸變ＩＩ型、漸變ｉｎ型、漸變ｗ型和漸變ｖ型蛇形流道陰極??ＧＤＬ的水濃度分布情況。如圖７所示，（ｂ）、（ｃ）的ＧＤＬ水濃度??相對較高，相比于常規(guī)型蛇形流道，流道排水能力并未得到有??效改善，有效流道區(qū)域大部分呈現(xiàn)高水濃度狀態(tài)，這是由于從??入口到出口通道數(shù)目逐漸增多導致壓降減小，不利于液態(tài)水??的排出，極易造成水堵塞現(xiàn)象。（ｅ）、（ｆ）具有突出的流道合流結(jié)??構(gòu)形式，尤其是（ｆ），明顯改善了流道有效區(qū)域內(nèi)的水濃度分布??情況，表現(xiàn)出流道整體較低的水濃度分布。由此可以看出，具??有合流結(jié)構(gòu)形式的漸變流道具有有效的除水特性，更有利于??反應氣體質(zhì)量輸運，使燃料電池的運行更加穩(wěn)定。??（ｃ）ｉＷ－Ｓ：?ＩＩ?＇Ｈ??＜ｉｌ）漸變丨Ｉｌｆ．??（ｆ＞漸變Ｖ聽??圖７?不同漸變蛇形流道的ＧＤＬ水濃度分布??１１２５??（下轉(zhuǎn)第１１９８頁）??２０２０．８?Ｖｏｌ．４４?Ｎｏ．８??

但??其壓降卻明顯高于其他流道結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)分析結(jié)果，可以得??出以下結(jié)論：??（１）漸變ｖ型蛇形流道從人口到出口流道數(shù)目逐漸減少，??減緩了氧質(zhì)量輸運過程中濃度的降低，提高了通道內(nèi)整體氧??濃度含量以及分布均勻性。??（２）漸變Ｖ型蛇形流道由于反應區(qū)水濃度含量較低且分??布均勻，有效防止了液態(tài)水在流道內(nèi)集聚，有利于氧氣保持高??濃度質(zhì)量輸運。??（３）與漸增型流道相比，漸減型流道結(jié)構(gòu)更能有效提高蛇??形流道的工作性能，但同時會產(chǎn)生較高的壓降，導致較大的寄??流道類型??圖８?不同漸變蛇形流道的陰極流道壓降對比??（上接第ＩＩ２５頁）??４．４陰極流道壓降??壓降也是流道設(shè)計的一個重要考慮因素之一。壓降高的??流道需要更大的栗送功率輸送反應氣體，導致很大的寄生能??量損失，進而降低電池效率。圖８描述了常規(guī)型和５種漸變型??蛇形流道的陰極流道壓降對比情況。如圖８所示，漸變Ｉ型、??漸變ＩＩ型、漸變ｍ型、漸變ｉｖ型和漸變ｖ型蛇形流道的壓降依??次增大，且漸變Ｖ型蛇形流道的壓降高于常規(guī)型蛇形流道。由??此可以看出，流道結(jié)構(gòu)對其自身壓降影響很大，漸變蛇形流道??具有合流結(jié)構(gòu)形式越明顯，其輸送反應氣體需要的泵送功率??就越高。??１２００??究與設(shè)計??源逆變器并網(wǎng)研究［Ｊ］．電機與控制應用，２０１６，４３（５）：２２－２７．??［７］李朝東，宋蕙慧，曲延濱，等．孤島運行方式下微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)能??量成型控制策略［Ｊ］．電力自動化設(shè)備，２０１４，３４（１０）：４８－５５．??［８］楊前．光伏發(fā)電Ｚ源逆變器能量成型控制策略研究［Ｄ］．哈爾濱：??哈爾濱工業(yè)大學，２０１４．??［９］石桐．基于無源理論的光伏逆變

【參考文獻】：
期刊論文
[1]流道結(jié)構(gòu)對燃料電池陰極氧氣分布的影響[J]. 熊承盛,羅馬吉,陳奔,涂正凱.  電源技術(shù). 2018(02)

博士論文
[1]質(zhì)子交換膜燃料電池水淹過程研究及故障診斷系統(tǒng)設(shè)計[D]. 宋滿存.清華大學 2013



本文編號：3252185