質(zhì)子交換膜燃料電池擴散層變形對流道內(nèi)水傳輸?shù)挠绊?pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)具有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好、運行噪聲低、便于設(shè)計和維護等優(yōu)點,被認為是最有前途的能源之一。PEMFC通過電化學(xué)反應(yīng)一方面產(chǎn)生電流,另一方面生成水。傳統(tǒng)的PEMFC的工作溫度一般在水的沸點以下,因此會產(chǎn)生大量液態(tài)水。水管理對于PEMFC的性能至關(guān)重要。成功的水管理需要把化學(xué)反應(yīng)生成的水有效地排出流道。擴散層(gas diffusion

2、 layer, GDL)是PEMFC的重要組成部分。組裝壓力會改變GDL的形狀,從而改變流道的截面形狀,影響液態(tài)水在流道內(nèi)的傳輸。研究擴散層變形量對流道內(nèi)液態(tài)水傳輸?shù)挠绊懢哂兄匾墓こ桃饬x。
　　本文利用Fluent軟件建立了不同GDL變形量下的PEMFC陰極模型,并利用VOF方法計算液滴在流道內(nèi)的運動情況。同時,根據(jù)實際PEMFC陰極的特點與參數(shù),利用用戶自定義函數(shù)(user-defined-function, UDF)對模型的

3、邊界條件進行修正,使計算結(jié)果更加真實。
　　本文選用了三種不同變形量的GDL來模擬液滴在PEMFC流道中的運動。在每種GDL變形量的流道中,又選用了三個不同的液滴產(chǎn)生位置進行研究。通過分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)通常情況下隨著GDL變形量的增加,液滴排出流道的速度增加。同時,液滴的運動速率還受到氣體流量、液柱直徑、GDL表面接觸角和流道壁面接觸角的影響。在液滴位于GDL與流道壁面之間時,這些因素對液滴運動的影響非常明顯。在一些工況下,GDL變形