HT_PEM燃料电池组合流场的性能模拟.pdfVIP

第 33 卷 第 8 期 可再生能源 Vol.33 No.8 2015 年 8 月 Renewable Energy Resources Aug. 2015 HT - PEM 燃料电池组合流场的性能模拟 陈士忠 1 ， 夏忠贤 1 ， 张旭阳 2 ， 吴玉厚 1 （1. 沈阳建筑大学 机械工程学院， 辽宁 沈阳 110168； 2. 迈阿密大学 工程学院， 佛罗里达州 迈阿密 33101 ） 摘 要： 为了研究流场结构对HT-PEM 燃料电池性能的影响，运用多物理场直接耦合分析软件（COMSOL Mul- ），对由两种流道组合而成的 种流场（两种单一流场与两种混合流场）的 燃料电池进行了数 tiphysics 4 HT-PEM 值模拟。 在相同的操作条件下，得到了 种组合流场的极化曲线、阴极氧气浓度变化及阴极流道中心压力变化 4 情况。 对模拟结果进行分析和比较得出：阴极氧气浓度和阴极流道中心压力均沿着气体流动方向逐渐降低，其 变化主要发生在流道的拐角处及渐变处；综合考虑输出电流密度、气体传质及气体在电极各处分配的均匀性等 因素，蛇形渐变流场的整体性能最好，阳极普通蛇形流场 阴极蛇形渐变流场组成的混合流场其次，普通蛇形流 / 场再次，阳极蛇形渐变流场 阴极普通蛇形流场组成的混合流场最差。 模拟结果对 燃料电池结构的优 / HT-PEM 化和设计具有重要的指导意义。 关键词： HT-PEM 燃料电池； COMSOL ； 极化曲线； 氧气浓度； 压力变化 中图分类号： ； 文献标志码： 文章编号： （ ） TK6 TM911.4 A 1671-5292 2015 08-1245-07 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2015.08.021 [7] 0 引言 新型流场等对电池性能的影响；周孝锋 对质子 燃料电池（Fuel Cell ）是一种将存储于燃料与 交换膜燃料电池进行了三维多物理场建模， 模拟 氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装 了PEMFC 膜电极阴极侧的工作状态， 分析了膜 [1] 置 ，是继火力发电、水力发电及核电之后的新一 电极阴极侧的压力分布、 气体质量分数分布及电