气体扩散层侵入流道对燃料电池水管理影响研究

作     者：吕方明 包志铭 王博文 焦魁 

作者机构：天津大学先进内燃动力全国重点实验室 天津大学国家储能技术产教融合创新平台 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2024年第8期

页      面：2929-2938页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(52206272) 

主　　题：燃料电池 气液两相流动 计算流体力学 气体扩散层形变 流体体积法 流道水管理 

摘      要：质子交换膜燃料电池在装配过程中，气体扩散层（GDL）会因为装配压力产生形变而侵入流道。基于流体体积法建立截面形状分别为矩形、梯形和正方形的流道在GDL不同侵入程度下的数值模型，并对其进行气-液两相流行为研究，得到了液体滞留、排水效果、GDL面传质面积等方面规律。GDL侵入流道时，液体在排出过程中破碎程度减小，液体更容易积聚在一起，影响液体滞留效果。矩形截面流道排液时间更长，梯形和正方形截面流道液体排出时刻滞后。GDL侵入流道时，进气流速的增加使得较为聚集的液体排出速度稳定，并未大幅减小。GDL侵入流道程度较大时，矩形截面流道更多液滴黏附在流道侧壁与GDL面使得GDL面覆盖率较大，梯形截面流道顶部会形成稳定的薄膜流，排液速度大且GDL面覆盖率小。