PEMFC扩散层中气体组分反应和传递格子Boltzmann模拟

作     者：邬芊申 魏光华 王思茗 张朝阳 WU Qianshen;WEI Guanghua;WANG Siming;ZHANG Chaoyang

作者机构：上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海200240 

出 版 物：《新能源进展》 (Advances in New and Renewable Energy)

年 卷 期：2024年第12卷第3期

页      面：276-284页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金青年项目(52306262) 上海交通大学深蓝计划项目(SL2022MS005) 

主　　题：质子交换膜燃料电池 气体扩散层 格子Boltzmann方法 压缩效应 积水液滴 

摘      要：通过格子Boltzmann方法中的多组分Shan-Chen模型对燃料电池气体扩散层与双极板流道特征结构进行模型构建,探究不同孔隙率、压缩比以及积水液滴位置对质子交换膜燃料电池(PEMFC)内气体组分传递的影响。模拟结果发现小孔隙率会造成气体的堵塞,影响传质效率,而气体扩散层的压缩效应导致结构变形进而造成气体在流道进口处的堵塞;压缩导致气体通道变得狭窄,促进氧气接触下部的催化层发生反应,流道附近的反应强度会随着压缩比的增加而增加;当积水液滴位于扩散层中部时,其能够将部分的反应气体引导到催化层处,从而增加反应气体的浓度;而位于底部的液滴会将催化剂覆盖从而阻碍催化反应的进行。