质子交换膜燃料电池五边形挡板流场结构优化与性能改进

作     者：陈吉清 曾常菁 周云郊 兰凤崇 刘青山 Chen Jiqing;Zeng Changjing;Zhou Yunjiao;Lan Fengchong;Liu Qingshan

作者机构：华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 华南理工大学广东省汽车工程重点实验室广州510640 

出 版 物：《汽车工程》 (Automotive Engineering)

年 卷 期：2023年第45卷第10期

页      面：1862-1875页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：广东省自然科学基金(2021A15150912)资助。 

主　　题：质子交换膜燃料电池 五边形挡板 挡板高度 各向异性 催化层团聚体模型 非等温 

摘      要：为有效提高燃料电池(fuel cell,FC)的性能,提出一种在阴极处具有五边形挡板的新型流场(flow field,FF)设计。为了解五边形挡板的加入对FC内部传质过程的影响,开发了一个三维、多相、非等温稳态模型,将多孔层结构引起的各向异性传输性质和催化层实际团聚体结构的非均质特性耦合到模型中,研究了挡板高度变化时FC性能的变化。结果表明,五边形挡板增强了流道的传质性能与气体分布均匀性。随着挡板高度增加,流道的传质性能、排水性能以及气体分布均匀性增加,高度100%(H100)的挡板由于与气体扩散层直接接触,堵塞了排水通道,因此其保水性能最好。在相对湿度为50%情况下,H100的FF结构具有最大的净功率密度,与原始FF(H0)相比,净功率密度增加17.778%。