質(zhì)子交換膜燃料電池工作性能數(shù)值仿真研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）應用前景廣闊，市場潛力巨大，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、環(huán)境保護及經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展均有重要意義。PEMFC工作過程涉及電化學反應、氣體多組分傳輸、熱傳遞、多孔介質(zhì)滲流和氣液兩相流動等多種耦合在一起的復雜的物理化學現(xiàn)象，而且由于燃料電池的復雜結(jié)構(gòu)和尺寸限制，實驗數(shù)據(jù)不易測得。因此，數(shù)值模擬仿真技術(shù)作為實驗技術(shù)的必要補充變得非常關(guān)鍵。 本文采用一個全面完整的PEMFC三維、兩相、穩(wěn)態(tài)、非等溫的數(shù)學模型進行了模擬分

2、析。該模型綜合考慮了電化學反應動力學以及反應氣體在流道和多孔介質(zhì)內(nèi)的流動和傳遞過程、電流的傳輸、熱量的傳遞、水在質(zhì)子交換膜內(nèi)的電滲和擴散以及兩相流動。模擬的區(qū)域包括陰陽極集流板、陰陽極半個流道、陰陽極氣體擴散層和催化層、以及質(zhì)子交換膜。利用計算流體力學軟件FLUENT和其UDF功能進行電池全場的數(shù)值模擬，通過與文獻中所公布的實驗數(shù)據(jù)進行對比來驗證模型的準確性。該模型能夠更全面地反映燃料電池內(nèi)部的傳輸現(xiàn)象以及準確地描述電池工作性能?；谠?/p>