阳极水含量对车用燃料电池性能影响研究

发布时间：2024-03-27 23:45

　　质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种以氢气为燃料的能量转换装置,因其污染物零排放、能量转化效率极高、低温启动速度快等优良特性吸引了越来越多学者和企业的关注。为研究阳极水含量对车用燃料电池性能的影响,提出了燃料电池水管理(WM,Water Management)模型。此模型根据燃料电池流道内反应气体中的水蒸汽冷凝现象,考虑电池中进气压力对水活度的影响等因素,推导出燃料电池60℃工作温度、25%至100%阳极进气相对湿度变化对水管理的影响规律。本文内容分为以下三个部分:第一部分描述了PEMFC基本理论和PEMFC水管理(WM)模型控制方程。建立了燃料电池计算模型和网格,并将WM模型和流体动力学软件Fluent用于PEMFC在不同工作条件下的水分布过程的模型仿真,得到氢气、氧气和水摩尔分数分布云图和仿真性能极化曲线。第二部分设计并搭建了由直流道PEMFC为测试对象的测试系统,并在燃料电池工作温度为60℃,进气口压力固定为0.1MPa,阴极进气相对湿度为100%,阳极进气相对湿度分别为25%、50%、75%和100%的工作条件下进行了PEMFC性能测试试验,得到性能测试试验极化曲线。第三部分...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1单片PEMFC结构示意图

图1-1单片PEMFC结构示意图Fig.1-1Schematicdiagramofasingle-cellPEMFC，PEMFC在内部产生电化学反应过程前气体到达相应的阳极和阴极催化剂层中，进而在催反应。反应气体的对流和扩散输送发生已经在的分离流道内进行。....

图1-2PEMFC内部反应过程示意图

图1-1单片PEMFC结构示意图Fig.1-1Schematicdiagramofasingle-cellPEMFC如图1-2所示，PEMFC在内部产生电化学反应过程前气体通过气体扩散层(多孔碳纸)渗透并到达相应的阳极和阴极催化剂层中，进而在催化层的催....

图2-2几何模型网格三维示意图

2.2.2模型网格本文基于试验PEMFC的实际尺寸对PEMFC进行了几何建模和网格划分，此几何模型包含阴极与阳极集流板（阴、阳极集流板上的沟槽即为PEMFC气体流道）、阴极与阳极气体扩散层、阴极与阳极催化剂层和质子交换膜七个主要部件。划分完网格的几何模型如图2-2....

图2-3集流板网格三维示意图

此几何模型包含阴极与阳极集流板（阴、阳极集流板上的沟槽即为PEMFC气体流道）、阴极与阳极气体扩散层、阴极与阳极催化剂层和质子交换膜七个主要部件。划分完网格的几何模型如图2-2所示。网格总数为3307609个，最差的网格质量为0.853。PEMFC包含27个流....

本文编号：3940676