質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板流場的研究.pdf

1、雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池中非常關(guān)鍵的一個部件，其性能的好壞很大程度上影響了燃料電池的性能。因為雙極板上的流道決定了反應(yīng)劑與生成物在流場內(nèi)部的流動狀態(tài)、電池的散熱能力以及電池長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。本文主要研究工作是圍繞采用兩種流道結(jié)構(gòu)的雙極板的不同尺寸對電池性能的影響來進(jìn)行的。 本文建立了一個用于研究質(zhì)子交換膜燃料電池內(nèi)雙極板性能的三維數(shù)學(xué)模型，同時考慮了流體的流動、多組份的傳輸和電化學(xué)動力學(xué)。研究的對象為質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極半

2、電池，它包括了流道、擴(kuò)散層和催化層。采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)方程描述整個區(qū)域的傳遞現(xiàn)象，而用不同的源項和相應(yīng)的物性參數(shù)反映不同性質(zhì)的層。通過采用商用Fluent軟件求解流體流動、組份傳遞等方程組，獲得了電池內(nèi)的流體流動、反應(yīng)產(chǎn)物組份濃度等的分布。分析了不同電流密度、反應(yīng)物進(jìn)入速度等對電池內(nèi)氣體的傳輸和氣體的分配的影響。討論了交指形和直通道流道結(jié)構(gòu)尺寸對氣體流動和傳質(zhì)的影響。同時通過對采用這兩種流場組裝的燃料電池進(jìn)行實驗，交指形流道結(jié)構(gòu)能大大提高反