質(zhì)子交換膜燃料電池工作性能數(shù)值仿真研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、環(huán)境保護(hù)及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展均有重要意義。PEMFC工作過程涉及電化學(xué)反應(yīng)、氣體多組分傳輸、熱傳遞、多孔介質(zhì)滲流和氣液兩相流動(dòng)等多種耦合在一起的復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象，而且由于燃料電池的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和尺寸限制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不易測(cè)得。因此，數(shù)值模擬仿真技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)技術(shù)的必要補(bǔ)充變得非常關(guān)鍵。 本文采用一個(gè)全面完整的PEMFC三維、兩相、穩(wěn)態(tài)、非等溫的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了模擬分

2、析。該模型綜合考慮了電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及反應(yīng)氣體在流道和多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)和傳遞過程、電流的傳輸、熱量的傳遞、水在質(zhì)子交換膜內(nèi)的電滲和擴(kuò)散以及兩相流動(dòng)。模擬的區(qū)域包括陰陽極集流板、陰陽極半個(gè)流道、陰陽極氣體擴(kuò)散層和催化層、以及質(zhì)子交換膜。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT和其UDF功能進(jìn)行電池全場(chǎng)的數(shù)值模擬，通過與文獻(xiàn)中所公布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。該模型能夠更全面地反映燃料電池內(nèi)部的傳輸現(xiàn)象以及準(zhǔn)確地描述電池工作性能?；谠?/p>