质子交换膜燃料电池性能影响因素的数值分析.PDFVIP

　第 40 卷 第 8 期 上 海 交 通 大 学 学 报 Vol . 40 No . 8 　 　2006 年 8 月 J OU RN AL O F SHAN GHA I J IAO TON G UN IV ER SIT Y Aug . 2006 　 　　文章编号 (2006) 质子交换膜燃料电池性能影响因素的数值分析 任庚坡 , 　于立军 , 　姜秀民, 　袁俊琪 (上海交通大学 机械与动力工程学院 ,上海 200240) 摘 　要 : 为研究交指流场质子交换膜燃料电池的输出性能 ,分析影响其性能的因素 ,寻找改善其性 能的可行措施 ,探讨了使用交指流场流道的必要性和优越性 ,建立了包括质子交换膜燃料电池阴 极/ 阳极侧流道 、扩散层和催化层以及质子交换膜在内的完整的稳态 、三维 、两相数学模型. 基于计 算流体力学方法 ,用该模型对交指流场质子交换膜燃料电池的全流场进行了统一的数值计算以模 拟其输出性能 ,分析了流场流型 、氧化剂种类 、反应气体进气速度 、质子交换膜厚度和双极板筋宽对 质子交换膜燃料电池输出性能的影响 ,确定了提高质子交换膜燃料电池输出性能的一些方法. 将理 论模型的模拟计算结果与实验结果进行比较 ,两者较为吻合. 关键词 : 质子交换膜 ; 燃料电池 ; 交指流场 ; 计算流体力学 ; 数值分析 中图分类号 : T K 0 11 　　　文献标识码 : A The Numerical Analy si s of the Influencing Factor s on Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cell R E N Gengp o , 　Y U L ij u n , 　J I A N G X i um i n , 　Y UA N J u nqi ( School of Mechanical Eng . , Shan ghai J iaotong U niv . , Shan ghai 200240 , China) Ab stract : The st udy aim s at t he p erfor mance of a p roton exchange membrane ( P EM) f uel cell wit h int er dig it at ed flow fiel d , it s influencing f actor s and f ea sible way s to imp rove it . The nece ssit y and advant age s of u sing int er digit at ed flow field were int ro duced . A t hreedimen sional , t wop ha se an d st eadyst at e numeri cal mo del wa s develop ed . The co mp ut atio nal do main of t he mo del co n si st s of t he flow channel s , ga s diff u sion layer s and cat aly st layer s in bot h ano de an d cat ho de side s and t he P EM in P EM f uel cell . The p er for mance of t he P EM f uel cell wa s simulat ed by solving t he mo del in t he entire co mp ut ational do main