PEM燃料電池的陰極增濕與水管理研究.pdf

1、本文首先研究了燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)理論，包括燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率、活化與濃差等極化熱的計(jì)算分析以及其電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性、極限電流等問題。從而有利于深入理解燃料電池電極反應(yīng)過程，為有效地提高大電流密度下的電池性能、進(jìn)行電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供指導(dǎo)，以期最終實(shí)現(xiàn)燃料電池的水熱和氣管理。 然后描述了質(zhì)子交換膜燃料電池的三維數(shù)學(xué)模型，包括了流動(dòng)、傳質(zhì)、電化學(xué)反應(yīng)和水傳遞等模型，建立了反映岸受兩側(cè)流道氣體和水傳輸影響的雙流道幾何模型。應(yīng)

2、用該模型對(duì)燃料電池的增濕效果和濃差極化進(jìn)行研究。運(yùn)用Fluent軟件的PEM模塊對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池不同的增濕程度進(jìn)行模擬分析。分析了不同的增濕程度對(duì)燃料電池性能的影響，重點(diǎn)討論了在大電流密度情況下，濃差極化對(duì)燃料電池性能的影響。詳細(xì)對(duì)濃差極化區(qū)燃料電池內(nèi)部水的濃度、氧氣濃度分布與電池性能的影響關(guān)系進(jìn)行分析，表明濃差極化僅在燃料電池的部分區(qū)域發(fā)生。 針對(duì)陰極飽和增濕時(shí)，在大電流密度下，電池性能下降的很快并發(fā)生了明顯的濃差極化的情