基于GDL非一致孔隙率的PEMFC模拟仿真

摘要：

目前,针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的数值模拟研究大多假设气体扩散层(GDL)的多孔介质孔隙率一致,但实际上GDL受双极板脊背压缩产生的变形会导致孔隙率的非一致性.文中针对装配压力引起的GDL变形及非一致孔隙率情况,基于有限元理论和计算流体力学软件,在FLUENT中导入力学分析得到非一致孔隙率的自定义函数(UDF).模拟结果表明:脊部下方GDL由于孔隙率的变化使得沿Y方向截面纵向气体的流速往双极板方向的递增;且孔隙率的非一致性导致脊部下方的气体浓度较流道下方降低、水含量增大,产生积水现象,这些变化将不利于燃料电池性能的保持.然后在验证函数准确性的同时探究了电池温度、湿度等参数随燃料电池电压的变化规律,并研究了燃料电池内部温度的变化.发现流道下方阴极侧电化学区域比阳极侧温度高,反映了实际燃料电池中阴极侧水堆积现象造成热的传输速度慢于阳极侧的实际情况.

关键词：PEMFC性能仿真、GDL变形、非一致孔隙率、自定义函数、电流密度

所属期刊栏目：45

分类号：TM911.4

资助基金：国家自然科学基金资助项目51405344;47期教育部留学归国人员科研启动基金;同济大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目1600219247;公路养护装备国家工程实验室开放基金资助项目310825151129 Supported by the National Natural Science Foundtion of China51405344;the 47# Scientific Research Foundation for Returned Scholars,Ministry of Education of China

在线出版日期：2018-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：35-41