PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)設計及試驗研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高效、清潔、環(huán)境友好，成為內燃機最有力的競爭者，被認為是最有潛力的動力裝置之一。就目前的PEMFC技術而言，氫氣的利用率難以達到100％，未參加反應的氫氣隨尾氣被排放掉，另外，陽極側不可避免會產生雜質，有必要采用purge的方式將其排出，也會導致少量氫氣排放。氫氣的大量排放會造成多方面不利的影響。因此有必要像汽車尾氣處理那樣，采取措施處理燃料電池的氫氣尾氣排放。本文設計了PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)，對其

2、關鍵部件進行了模擬分析，建立燃料電池尾氣后處理實驗平臺，并對其進行試驗研究。
　　 首先，針對目前處理燃料電池尾氫稀釋法、催化燃燒法以及微通道催化燃燒法提出了三種處理方案，并對普通催化燃燒法方案對PEMFC尾氣處理系統(tǒng)進行設計。為實現處理燃料電池尾氫這個功能，對PEMFC尾氣處理系統(tǒng)進行了功能設計，包括催化反應器、緩沖器、混合器以及冷卻子系統(tǒng)等?？紤]到氫氣催化燃燒危險的潛在性，為了確保安全，還對PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)進行了安全

3、設計，包括阻火器和單向閥的設計。
　　 其次，對PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)中的關鍵部件——混合器進行CFD分析，設計了三種不同的混合方案，分別建立了各混合方案的計算模型，并進行了模擬計算，分析了不同方案的流場以及氫氣濃度分布場。
　　 最后，設計了燃料電池尾氣后處理測試系統(tǒng)，建立了試驗平臺，對燃料電池尾氣處理器進行了試驗研究。研究了不同操作參數對催化反應器性能的影響。實驗結果表明(1)在空速為15000h-1，氫氣濃度從0