基于COMSOL的微型HT-PEMFC阴极流场结构分析

发布时间：2024-05-25 13:43

　　采用COMSOL软件对微型高温质子交换膜燃料电池蛇形流场结构进行模型的建立和性能仿真,仿真耦合了质量守恒方程、动量守恒方程、电化学反应方程等。对模型进行求解,通过输出电压、电流密度、功率密度等参数,计算分析了阴极流场板内微通道结构参数对电池性能的影响。结果表明,在8 mm×8 mm的有效反应面积内,当流道宽度为600μm,流道深度为400μm,流道间距为400μm时,燃料分配更均匀,可以获得更高的峰值功率密度。

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【部分图文】：

图１?ＰＥＭＦＣ的工作原理示意图??２电池数学模型??

究与设计??ＺＺＺＺ??流向阴极形成电流，氢离子则穿过质子交换膜到达阴极，然后??二者与氧气在阴极催化层发生还原反应，生成的水最后随反??应尾气排出。在氧化－还原反应过程中，电能便不断地产生。其??反应如下：??阳极的氧化反应：Ｈ２—２Ｈ＋＋ｅ－??阴极的还原反应：２Ｈ＋＋０．５....

图３曲线可知，电池的曲线包含三个极化阶段，首??先是活性极化阶段，该阶段输出电压随电流密度的增大而迅??

：（１）所有气体都是不??可压缩的理想气体；（２）流道中反应气体为层流；（３）工作环境为??稳态；（４）ＨＴ－ＰＥＭＦＣ工作温度达到１２０？１８０?ｔ：，因此反应生??成的水以气态形式存在；（５）不考虑阳极活化极化的影响；（６）电??池各处温度恒定，不考虑反应过程中的热变化。??....

图５?（ａ）压强分布；（ｂ）流速分布；氧气浓度分布??５

化学反应的??产物水主要集中在流道入口位置，７ＪＣ蒸气如果不能及时排出，??会阻碍氧气的扩散传输，导致流道后半段供气不足，引起严重??的浓差极化，直接影响电池的性能，流道深度的增加有利于排??出产物水，进而提升电池性能。较小的流道间距有利于氧气从??流道往流道间距下方的扩散层中扩....

本文编号：3982184