气体扩散层亲疏水特性对流体分布的预测

作     者：高源 丁兆丰 GAO Yuan;DING Zhaofeng

作者机构：同济大学汽车学院上海201804 

出 版 物：《同济大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tongji University:Natural Science)

年 卷 期：2023年第51卷第8期

页      面：1288-1295页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：上海市自然科学基金(19ZR1460300) 

主　　题：质子交换膜燃料电池(PEMFC) 碳纸 碳布 气体扩散层(GDL) 流动传输 疏水性和亲水性 

摘      要：采用伪势两相格子玻尔兹曼方法(LBM)研究了非增湿条件下碳纸和碳布气体扩散层(GDL)的流体流动状态。通过随机方法和X射线扫描法构建了气体扩散层样本。为确保模型中表面张力和接触角计算的准确性,采用玻璃微珠模型进行验证,随后通过调整气体扩散层的亲疏水特性,分析流体在气体扩散层中流动的实时状态,得到了亲疏水特性对孔隙结构内水饱和度的影响规律。结果表明:疏水性气体扩散层中的水分布与亲水性气体扩散层中的水分布明显不同,较大的疏水性更有利于气体扩散层内水的排出;疏水性更强的气体扩散层显著提高了液态水进入气体扩散层的入口压力,导致催化剂层(CL)更容易受到水渗透的影响。