质子交换膜燃料电池变径蛇形流道设计与仿真

作者：叶志杰; 袁晓红; 陶琦

来源：武汉理工大学学报, 2021, 43(11): 89-96.

• 质子交换膜燃料电池
• 蛇形流道
• 强化传质
• 变径流道

质子交换膜燃料电池的工作状态,本质上就是阴阳两极气体发生氧化反应和还原反应的过程,反应生成的产物水,如果不及时排出,则会在流道内造成"水淹"现象,从而堵塞阴极流道,降低电池性能。因此,优化电池设计,强化电池内部反应气体的传质以及水分管理对提升电池性能有很大的帮助。在传统蛇形流道的基础上,基于强化传质原理设计了一种变径蛇形结构双极板流道,对改进后的变径流道进行仿真模拟计算,从极化曲线、反应气体分布、水含量分布、进出口压降等方面对改进后的流道进行分析,并提出有效传质系数作为流道气体强化传质效果的评判指标。结果表明,伴随有变径结构的2D直流道可提高阴阳极反应气体向膜电极内的扩散,通过在邻近流道平行方向上设置彼此不相邻的变径部位,可在邻近流道之间产生较强的气体移动,提高气体的利用效率,并加速阴极流道内水分的排出。

• 单位
  武汉理工大学; 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室