质子交换膜燃料电池建模及水热传输特性分析

论文摘要

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)水管理开展了研究,建立了一维非等温两相流解析模型,研究了不同电流密度、微孔层接触角和不同加湿方案对电池内部水分布和温度分布的影响,提出了更好的进气加湿方案。结果表明:电流密度增大会导致阳极拖干、阴极水淹加剧,导致电池各部分温度上升。因各层材料亲水性不同,在交界面处能观察到液态水阶跃现象。增大微孔层接触角促进阴极液态水反扩散到阳极,一定程度上缓解阳极变干,但过大的接触角可能导致阴极水淹加剧。通过采取"阳极充分加湿、阴极低加湿"的进气加湿方案可以有效提高电池性能,并且能在一定程度改善电池内部受热,提高电池使用寿命。

论文目录

• 0 引 言
• 1 数学模型
•   1.1 模型假设
•   1.2 模型介绍
•     1.2.1 气体传输
•     1.2.2 液态水传输
•     1.2.3 热传输
•   1.3 边界条件
• 2 结果与分析
•   2.1 电流密度的影响
•     2.1.1 电流密度对水分布的影响
•     2.1.2 电流密度对温度分布的影响
•   2.2 微孔层接触角对水分布的影响
•   2.3 不同进气加湿方案的影响
•     2.3.1 不同进气加湿方案对性能和水分布的影响
•     2.3.2 不同进气加湿方案对温度分布的影响
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 蒋杨,焦魁

关键词: 质子交换膜燃料电池,非等温,两相流,水管理,一维模型

来源: 热科学与技术 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 无机化工,电力工业

单位: 天津大学机械工程学院

基金: 国家基金优秀青年科学基金资助项目(51622606)

分类号: TM911.4

DOI: 10.13738/j.issn.1671-8097.218092

页码: 200-205

总页数: 6

文件大小: 3446K

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