質子交換膜燃料電池（PEMFC）接觸電阻的預測方法研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cells，PEMFC)是一種環(huán)境友好的理想動力源，在家庭型電站、移動式動力源、交通、軍事國防等諸多領域具有廣泛的應用前景。PEMFC雙極板與擴散層之間的接觸電阻是導致質子交換膜燃料電池功率損失的重要因素。研究接觸電阻的影響因素與形成規(guī)律并對其進行準確預測，對提高和優(yōu)化質子交換膜燃料電池性能具有重要意義。本文提出了本構接觸電阻的概念，對雙極板與擴散層間接觸電

2、阻的本構模型及基于該本構模型的接觸電阻預測方法進行了研究。 通過石墨一擴散層在不同接觸壓力下的平板壓縮試驗，并通過回歸分析，建立了石墨一擴散層接觸電阻與接觸壓力的試驗本構關系模型。 分別采用簡便估算法和有限元法對雙極板與擴散層間接觸電阻進行了預測分析。簡單估算法基于接觸電阻本構模型，根據(jù)裝配壓力和估計的接觸面積估算接觸壓力，進而計算接觸電阻；有限元法根據(jù)裝配過程結構分析得到的雙極板與擴散層各個接觸單元的接觸壓力、接觸面積

3、，利用本構關系模型計算每個接觸單元的接觸電阻值，然后根據(jù)各個單元電阻的并聯(lián)關系計算不同載荷下雙極板與擴散層之間的接觸電阻。兩種方法得到的接觸電阻與實測接觸電阻進行了對比，結果表明在PEMFC實際裝配壓力范圍內(nèi)預測結果與實測結果具有一致性，并分析了不同裝配壓力分布對接觸電阻的影響。 在不同裝配壓力下，對PEMFC的動態(tài)性能進行了試驗研究，分析了裝配壓力對電池性能的影響，結果表明在保證不發(fā)生燃料氣體泄露的前提下，PEMFC裝配應取較