質(zhì)子交換膜燃料電池?cái)U(kuò)散層變形對(duì)流道內(nèi)水傳輸?shù)挠绊?pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)具有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好、運(yùn)行噪聲低、便于設(shè)計(jì)和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有前途的能源之一。PEMFC通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)一方面產(chǎn)生電流,另一方面生成水。傳統(tǒng)的PEMFC的工作溫度一般在水的沸點(diǎn)以下,因此會(huì)產(chǎn)生大量液態(tài)水。水管理對(duì)于PEMFC的性能至關(guān)重要。成功的水管理需要把化學(xué)反應(yīng)生成的水有效地排出流道。擴(kuò)散層(gas diffusion

2、 layer, GDL)是PEMFC的重要組成部分。組裝壓力會(huì)改變GDL的形狀,從而改變流道的截面形狀,影響液態(tài)水在流道內(nèi)的傳輸。研究擴(kuò)散層變形量對(duì)流道內(nèi)液態(tài)水傳輸?shù)挠绊懢哂兄匾墓こ桃饬x。
　　本文利用Fluent軟件建立了不同GDL變形量下的PEMFC陰極模型,并利用VOF方法計(jì)算液滴在流道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。同時(shí),根據(jù)實(shí)際PEMFC陰極的特點(diǎn)與參數(shù),利用用戶自定義函數(shù)(user-defined-function, UDF)對(duì)模型的

3、邊界條件進(jìn)行修正,使計(jì)算結(jié)果更加真實(shí)。
　　本文選用了三種不同變形量的GDL來(lái)模擬液滴在PEMFC流道中的運(yùn)動(dòng)。在每種GDL變形量的流道中,又選用了三個(gè)不同的液滴產(chǎn)生位置進(jìn)行研究。通過(guò)分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)通常情況下隨著GDL變形量的增加,液滴排出流道的速度增加。同時(shí),液滴的運(yùn)動(dòng)速率還受到氣體流量、液柱直徑、GDL表面接觸角和流道壁面接觸角的影響。在液滴位于GDL與流道壁面之間時(shí),這些因素對(duì)液滴運(yùn)動(dòng)的影響非常明顯。在一些工況下,GDL變形