多孔层的孔隙特性和各向异性对燃料电池瞬态性能的影响

摘要：

燃料电池(Fuel cell,FC)与外部环境之间的传热和多孔层的传质均会影响FC内的水热气电状态,进而影响到催化层的电化学反应速率,从而显著影响其瞬态性能(Transient performance,TSP).多孔层的孔隙特性和各向异性是影响其传热传质能力的关键因素,充分认识其对FC-TSP的影响规律,对于优化车载FC动力源的负载响应有重要意义.为此,综合考虑FC与外部环境动态热交换,内部水热气电等各物理性质的空间动态分布以及气、液和溶解相等多相时变转化关系,建立FC多相三维瞬态传质传热数值模型,以分析多孔层非均质性质对动态过程的影响.进一步,以电流密度的阶跃变化模拟动态负载,分析FC的电压,膜的水含量和温度,微孔层|催化层界面的氧浓度.结果表明,多孔层的孔径大小和分布及各向异性对FC的TSP有明显影响.另外,不同热条件对FC的内部物理量分布的影响较对TSP的影响更为显著.

关键词：质子交换膜燃料电池、瞬态性能、多孔层、孔隙特性、各向异性、非等温

所属期刊栏目：58

分类号：TM911

资助基金：广东省科技计划;广东省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：90-105