質(zhì)子交換膜燃料電池陰極輸運(yùn)特性及性能優(yōu)化.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，由于其體積小、功率密度高、環(huán)境友好的特點(diǎn)，在移動(dòng)電源等方面具有良好的發(fā)展前景。質(zhì)子交換膜燃料電池的運(yùn)行需要良好的水管理：過(guò)少的水含量將造成質(zhì)子膜的干涸，使其輸運(yùn)質(zhì)子的能力降低；而過(guò)多的液態(tài)水將淹沒(méi)電極，占據(jù)催化層表面的反應(yīng)面積，影響電池性能。
　　 本文通過(guò)建立一個(gè)三維質(zhì)子交換膜燃料電池?cái)?shù)值模型，通過(guò)數(shù)值計(jì)算探討了不同工況下陰極輸運(yùn)特性。計(jì)算了直流道以及交指流道的流

2、場(chǎng)分布，陽(yáng)極不同加濕條件下電池性能的變化，以及陰極多孔層不同親水性材料對(duì)電池性能的影響。在此基礎(chǔ)上，探討了通過(guò)在陰極催化層放置永磁顆粒，從而在陰極擴(kuò)散層產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，以改變陰極流體流動(dòng)狀態(tài)的性能優(yōu)化方法。
　　 計(jì)算結(jié)果表明，隨著陽(yáng)極加濕程度的增加，相同電壓下電池工作電流增大，但在高電流密度區(qū)，由于生成的液態(tài)水較多，電池的性能明顯降低。而疏水性陰極多孔層，較有利于陰極液態(tài)水的排除，當(dāng)陰極多孔層內(nèi)材料接觸角約等于135°時(shí)，電池性