质子交换膜燃料电池不同流场接触压力有限元分析-热力发电.PDFVIP

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第48 卷 第3 期 热 力 发 电 Vol.48 No.3 2019 年 3 月 THERMAL POWER GENERATION Mar. 2019 质子交换膜燃料电池 不同流场接触压力有限元分析 1 1 2 1 周崇波 ,方 醒 ,阮炯明 ,杨庆华 (1.浙江工业大学机械工程学院,浙江 杭州 310014 ; 2.华电电力科学研究院有限公司,浙江 杭州 310030) [摘 要]质子交换膜燃料电池 (PEMFC )螺栓扭矩在双极板与气体扩散层间产生接触压力,该力直 接影响反应气体扩散层传质进而影响PEMFC 效率。本文建立了三维有限元模型,研究不 同材质和流道形式下接触压力随螺栓扭矩的变化规律。研究结果表明:石墨双极板接触压 力较 316L 不锈钢小,分布更均匀;平行流场接触压力最大,三通道蛇形流场最小;平行 流场分布均匀性最佳,新型仿生树形流场最差;平行流场螺栓扭矩在1.5~2.0 N·m 间、三 通道蛇形与新型仿生树形流场在2.0~2.5 N ·m 间存在分布均匀性极值。从优化接触压力与 分布均匀性提升PEMFC 性能的角度出发,应采用弹性模量小的材质以及双极板与气体扩 散层直接接触面积少、流道数目多且一致化的流道形式,并使用最佳螺栓扭矩进行封装。 [关 键 词]质子交换膜燃料电池;螺栓扭矩;流道形式;双极板材质;接触压力;有限元分析 [中图分类号]TM911.4 [文献标识码]A [DOI 编号]10.19666/j.rlfd.201807131 [引用本文格式]周崇波, 方醒, 阮炯明, 等. 质子交换膜燃料电池不同流场接触压力有限元分析[J]. 热力发电, 2019, 48(3): 55-60. ZHOU Chongbo, FANG Xing, RUAN Jiongming, et al. Finite element analysis of assembly torque contact pressure for PEMFC[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(3): 55-60. Finite element analysis of assembly torque contact pressure for PEMFC 1 1 2 1 ZHOU Chongbo , FANG Xing , RUAN Jiongming , YANG Qinghua (1. College of Mechanical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 3100 14, China; 2. Huadian Electric Power Research Institute Co., Ltd., Hangzhou 310030, China) Abstract: The contact pressure between bipolar plate (BP) and gas diffusion layer (GDL) directly affects t

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