陈黎
,
林鸿
,
曹涛锋
,
陶文铨
工程热物理学报
研究了质子交换膜燃料电池（Proton exchange membranefuel cell，PEMFC）中气体扩散层表面微观结构对液态水在气体通道中运动过程的影响；考虑了三种微观结构：碳纤维交叉分布，碳纤维平行于流动方向分布以及碳纤维垂直于流动方向分布。模拟结果表明碳纤维平行于流动方向分布有利于液滴的排出。研究了空气进口速度以及气体扩散层润湿特性对液滴脱落时间的影响。进口速度越大，气体扩散层接触角越大，液滴脱落时间越短，脱落直径小。
关键词:
气体通道
,
气体扩散层
,
表面微观结构
,
液态水
,
脱落时间
,
脱落直径
曹涛锋
,
母玉同
,
丁靖
,
何雅玲
,
陶文铨
工程热物理学报
本文采用三维、非等温、以及考虑各向异性扩散层性质的燃料电池模型分析了气体扩散层和流场板肋板之间的接触热阻对电池温度分布和性能的影响.计算结果表明,接触热阻对电池最高温度及温度分布均有很大影响.电池输出电压为0.3 V时,有接触热阻工况电池最大温度高于无接触热阻工况约8.5 K.此外,有接触热阻计算工况扩散层内温度变化平缓,而无接触热阻计算工况扩散层内温度变化较快.因此,对于燃料电池温度分布的准确预测,不能忽略接触热阻的影响.
关键词:
质子交换膜燃料电池
,
数值模拟
,
温度分布
,
接触热阻
曹涛锋
,
林鸿
,
何雅玲
,
陶文铨
工程热物理学报
质子交换膜燃料电池（PEMFC）气体扩散层（GDL）具有各向异性属性,常规数值模拟对GDL采取均匀模型,忽略了各向异性传递过程对PEMFC性能的影响。本文发展了一个三维非等温单相模型,在GDL平面内和GDL厚度方向采用不同的传递系数,模拟了各向异性传递系数对PEMFC整体和局部性能的影响。在本文计算条件下,GDL各向异性和均匀模型模拟得到的电池极化曲线几乎完全相同,但电池电流密度分布和温度分布等局部特性存在很大差异。该结果进一步证明了不能单独用极化曲线来验证电池数学模型的正确性。
关键词:
质子交换膜燃料电池
,
数值模拟
,
气体扩散层
,
各向异性
,
传递过程
母玉同
,
陈黎
,
曹涛锋
,
张虎
,
陶文铨
工程热物理学报
本文基于单相等温模型,以间歇排气PEMFC阳极部分为研究对象,采用多松弛Boltzmann方法从孔隙尺度对间歇排气PEMFC内阳极中的流动、传质、电化学反应等电池局部特性进行模拟,并研究了操作温度、压力等对阳极局部特性分布的影响.结果表明,多松弛Boltzmann方法可以很好地预测PEMFC阳极流体流动情况,间歇排氢有助于提升电池的性能,电池操作温度及压力对间歇排氢的电池性能有一定的影响.
关键词:
多松弛Boltzmann
,
间歇排气
,
PEMFC
,
阳极
丁靖
,
曹涛锋
,
林鸿
,
母玉同
,
陶文铨
工程热物理学报
质子交换膜燃料电池是一种能量转换装置,具有效率高、噪音低、无污染等优点.本文使用正交实验法和方差分析法研究了流场板结构、运行温度、阴阳极相对湿度和阴阳极流量对电池性能的影响,并对电池性能进行了优化.性能指标采用最大功率和最高效率.研究结果表明,流场板结构和运行温度对最大功率有显著影响,流场板结构和阳极流量对最高效率有显著影响.对所研究的电池下列组合可得最优性能:蛇形流场板-运行温度70℃-阴极相对湿度0％-阳极相对湿度100％-阴极流量0.263 SLPM-阳极流量0.525 SLPM.
关键词:
质子交换膜燃料电池
,
正交实验
,
方差分析
