燃料電池技術(shù)是一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換技術(shù),水管理是影響質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)工作性能以及工作效率的關(guān)鍵技術(shù),是目前國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。PEMFC中的陰極流道存在較為復(fù)雜的水淹問(wèn)題,需要從機(jī)理層面分析解決。本文利用VOF(Volume Of Fluid)模型對(duì)液態(tài)水在電池流道內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行深入的模擬研究,同時(shí)在常規(guī)直流道和常規(guī)蛇形流道的研究基礎(chǔ)上提出了三種新型蛇形流道以進(jìn)一步改善水管理。結(jié)果表明,疏水性壁面由于附著力小,更適合作為氣體擴(kuò)散層(Gas Diffusion Layer,GDL)表面;側(cè)壁需要比GDL表面更為親水的壁面材料,以加快生成的液態(tài)水脫離GDL表面,提高電池的工作效率與工作性能,但是過(guò)于親水的壁面反而會(huì)形成環(huán)狀流阻礙反應(yīng)氣的輸運(yùn);當(dāng)初始水滴位于角落點(diǎn)時(shí),由于角落以及壁面的粘附力作用大于重力,生成水大部分都會(huì)脫離GDL平面,有利于反應(yīng)氣的傳輸。對(duì)于蛇形流道而言,彎道部分壁面的親水性應(yīng)與直流道部分側(cè)壁的親水性保持一致,以保證彎道中氣流的穩(wěn)定性,三種新型流道中,內(nèi)外彎壁同時(shí)傾斜的蛇形雙斜坡流...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRUCT
第1章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 PEMFC工作原理
    1.3 水管理研究現(xiàn)狀
    1.4 研究?jī)?nèi)容和意義
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 研究意義
第2章 數(shù)學(xué)模型
    2.1 基礎(chǔ)幾何模型
    2.2 控制方程
    2.3 邊界條件
    2.4 數(shù)值方法
        2.4.1 參數(shù)設(shè)置
        2.4.2 網(wǎng)格設(shè)置與檢驗(yàn)
        2.4.3 離散方法
第3章 壁面親疏水性對(duì)水傳輸?shù)挠绊?br>    3.1 模擬工況
    3.2 入口流速對(duì)水傳輸?shù)挠绊?br>    3.3 親疏水性對(duì)水傳輸?shù)挠绊?br>        3.3.1 GDL表面親疏水性的影響
        3.3.2 壁面與GDL表面親疏水性的耦合
    3.4 本章小結(jié)
第4章 水滴初始位置對(duì)水傳輸?shù)挠绊?br>    4.1 模擬工況
    4.2 水滴初始位置偏離GDL表面中心線距離影響結(jié)果分析
    4.3 水滴初始位置為流道角落點(diǎn)影響結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 蛇型流道設(shè)計(jì)對(duì)于水傳輸?shù)挠绊?br>    5.1 模擬工況
    5.2 蛇形直流道親疏水性的影響
    5.3 蛇形斜坡流道
        5.3.1 外彎壁坡度對(duì)水管理的影響
        5.3.2 內(nèi)彎壁坡度對(duì)水管理的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號(hào)：3815977