發(fā)布時間：2022-05-08 09:16

　　質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）具有響應(yīng)速度快、體積功率密度高、使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡便、運行可靠無噪音、反應(yīng)轉(zhuǎn)氣體化學(xué)轉(zhuǎn)換率高且不受卡諾循環(huán)限制等優(yōu)勢。在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）中,通過流場設(shè)計實現(xiàn)均勻的反應(yīng)氣體分布,從而能夠提高電池性能。論文圍繞質(zhì)子交換膜燃料電池流場設(shè)計及優(yōu)化,通過數(shù)值模擬研究流場結(jié)構(gòu)燃料電池性能的影響。采用數(shù)值模擬方法,研究了不同流道截面對電池輸出性能、反應(yīng)氣體分布、流速和壓降的影響。結(jié)果表明,反應(yīng)氣體濃度隨流道方向呈下降趨勢,梯形截面具有最佳的反應(yīng)氣體分布和除水效率。此外,在其他流動特性上,半圓形截面壓降最高,間距式凸臺截面壓力分布最為均勻;梯形截面具有最佳電池性能且在傳質(zhì)方面表現(xiàn)良好。在梯形截面的基礎(chǔ)上,通過數(shù)值仿真針對不同頂部寬度及流道與肋寬比,研究不同參數(shù)與燃料電池性能之間的關(guān)系。隨著寬度降低反應(yīng)氣體分布均勻性及壓降逐漸上升,較低的梯形上端寬度,其氣體質(zhì)量傳輸能力最佳;由于氫氣物性中的擴散系數(shù)遠大于氧氣,當(dāng)寬度比的增加時,陽極反應(yīng)氣體受影響較低,陰極的氧氣分布均勻性急劇下降,在離流道越遠的肋下區(qū)域氧氣濃度越低且水大量積聚,嚴(yán)重影響電池性能。為了提高運... 

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 質(zhì)子交換膜燃料電池原理
        1.1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)
        1.1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)展
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 燃料電池模型研究
        1.2.2 燃料電池流道截面及參數(shù)研究
        1.2.3 燃料電池流場設(shè)計
    1.3 本文研究內(nèi)容
第2章 燃料電池數(shù)學(xué)模型建立
    2.1 控制方程
    2.2 模型驗證
    2.3 本章小結(jié)
第3章 燃料電池單流道設(shè)計與仿真分析
    3.1 燃料電池單流道模型
        3.1.1 數(shù)值模型假設(shè)與參數(shù)
        3.1.2 數(shù)值模型參數(shù)設(shè)置
        3.1.3 網(wǎng)格劃分
    3.2 流道截面對單流道PEMFC內(nèi)部傳質(zhì)影響
    3.3 流道截面對單流道PEMFC內(nèi)部壓力影響
    3.4 流道截面對單流道PEMFC溫度分布影響
    3.5 流道截面對單流道PEMFC流速影響
    3.6 流道截面對單流道性能影響
    3.7 本章小結(jié)
第4章 燃料電池梯形流道參數(shù)優(yōu)化研究
    4.1 梯形上端寬度對電池性能影響
        4.1.1 模型建立
        4.1.2 模擬計算及結(jié)果分析
    4.2 流道寬度與肋寬比對電池性能影響
        4.2.1 模型建立
        4.2.2 模擬計算及結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 基于強化肋下傳質(zhì)的新型流場設(shè)計與研究
    5.1 燃料電池單電池模型
        5.1.1 流道結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.1.2 模型假設(shè)
        5.1.3 數(shù)值模型參數(shù)設(shè)置
        5.1.4 網(wǎng)格劃分與相關(guān)性驗證
    5.2 不同出口高度對PEMFC電流密度影響
    5.3 不同出口高度對PEMFC內(nèi)部傳質(zhì)影響
    5.4 不同出口高度對PEMFC內(nèi)部工作壓力分布及進出口壓降影響
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)語
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于強化傳質(zhì)的燃料電池流場優(yōu)化及水熱管理研究[D]. 沈俊.華中科技大學(xué) 2018

碩士論文
[1]燃料電池系統(tǒng)熱力學(xué)性能分析及多目標(biāo)優(yōu)化研究[D]. 白海霞.湖南理工學(xué)院 2018
[2]質(zhì)子交換膜燃料電池的流場結(jié)構(gòu)優(yōu)化與新型流場研究[D]. 熊濟時.武漢理工大學(xué) 2006



本文編號：3651378