质子交换膜燃料电池3D流场强化传质效应研究

作者：张智博; 施金榕; 向蔚; 余圆; 曾庆喜; 詹志刚^*

来源：武汉理工大学学报, 2020, 42(03): 11-16.

• PEMFC
• 3D流场
• 传质
• 流速分布
• 氧浓度分布

氧气传质问题制约PEM电池性能的提高,针对一种新型的具有波浪起伏特征、同时流道与脊岸可沟通的3D流场结构,通过CFD软件进行计算模拟。结论认为,该3D流场可有效将催化层液态水排出,同时强化氧气从气体流道至催化层的扩散效果;起伏周长越短、倾角越大,强化传质效果越好,但流场压降也越大。模拟结果显示,与直流道相比,夹角为57°、波长为2mm的3D流场,在0.55V条件下,电流密度增加了26.1%;在2.28mL/s进气量条件下,压降由0.12kPa增加至4.38kPa。因此进行实际的结构设计时应综合考虑。文中结论对PEM电池流场及电堆结构设计与优化具有参考意义。

• 单位
  材料复合新技术国家重点实验室; 武汉理工大学