質(zhì)子交換膜燃料電池內(nèi)傳質(zhì)過程的數(shù)值模擬.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)內(nèi)與電化學(xué)過程相耦合的流動和多組分傳輸過程是一個(gè)涉及熱物理、電催化、化工過程和電化學(xué)反應(yīng)等眾多學(xué)科分支與技術(shù)的非常復(fù)雜的研究課題，已成為當(dāng)前該研究領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵課題之一，具有特別重要的學(xué)術(shù)研究意義和非常廣泛的工程應(yīng)用價(jià)值?！　?shù)值模擬優(yōu)于實(shí)驗(yàn)研究，并且可以加深對質(zhì)子交換膜燃料電池內(nèi)傳遞和反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識。本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的數(shù)值模擬方法，首先對燃料電池平行流場的陰極進(jìn)行了二維數(shù)值模擬

2、，分析了氧氣和水蒸氣在電極擴(kuò)散層內(nèi)的分布規(guī)律，并研究了電極擴(kuò)散層的孔隙率變化對氧氣和水蒸氣濃度分布的影響；建立了描述燃料電池交指型陰極流場的二維數(shù)學(xué)模型，分析了氧氣和水蒸氣在陰極擴(kuò)散層內(nèi)的分布規(guī)律，并研究了擴(kuò)散層厚度及肩寬變化對質(zhì)子交換膜燃料電池性能的影響；進(jìn)一步將使用平行流場的PEM燃料電池的性能與使用交指型流場的PEM燃料電池性能進(jìn)行比較。結(jié)果表明：與平行流場相比，交指型流場中的強(qiáng)制對流作用提高了反應(yīng)氣體在多孔擴(kuò)散電極中的傳遞速率，