质子交换膜燃料电池阴极扩散层若干参数仿真研究  被引量:1

Simulation Study on Parameters of Cathode Diffusion Layer in PEMFC

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作  者:王楠[1] 袁弘勋[1] 周苏[1,2] 

机构地区:[1]同济大学汽车学院,上海201804 [2]同济大学中德学院,上海201804

出  处:《汽车工程学报》2014年第4期285-291,共7页Chinese Journal of Automotive Engineering

基  金:上海市重点学科项目资助(B303);同济大学中德学院AVL新型车辆动力系统基金

摘  要:运用基于商用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Fluent及其质子交换膜燃料电池模块,建立质子交换膜燃料电池三维稳态数学模型,考察了膜电极中阴极扩散层孔隙率和厚度对燃料电池性能的影响。通过对扩散层内部三维流场的分析,验证了阴极扩散层孔隙率和厚度的变化对反应气体从流道到扩散层和催化层的气体扩散量的影响以及对扩散层和流道内液态水的排出情况的影响,进而影响了燃料电池电化学反应的活跃程度和电池整体性能。在Fluent软件环境下通过对比扩散层不同孔隙率和厚度下的内部流场及电池性能,选择合适的参数可以显著改善扩散层的传质特性,使燃料电池获得最佳性能。This paper presented a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) static mathematical model based on a computational fluid dynamics (CFD)solver, Fluent to investigate the effect of the gas diffusion layer (GDL) porosity and thickness on the PEMFC performance. The analysis of the three-dimension flow field of GDL demonstrated the influence of the GDL porosity and the thickness on the gas diffusion and water removal in the GDL and the catalyst layer, which is related to the active level of the electrochemistry reaction and the PEMFC performance. Finally, by comparing the three-dimension flow field and the fuel cell performance under different GDL porosity and thickness, the mass transfer characteristic can be significantly improved under appropriate parameters, which would lead to the optimal performance of the fuel cell.

关 键 词:质子交换膜燃料电池 扩散层 FLUENT 数值仿真 

分 类 号:U473.4[机械工程—车辆工程]

 

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