质子交换膜燃料电池阳极喷射器优化设计

发布时间：2025-03-18 00:18

　　质子交换膜(PEM)燃料电池具有高效率,零排放,低成本,结构简单,寿命长及便于模块化等众多优点,应用于汽车领域代替传统内燃机可实现零排放,已成为燃料电池领域的研究热点之一。阳极氢燃料供给系统是PEM燃料电池系统的重要组成部分。传统氢燃料供给系统多采用燃烧器或氢循环泵,存在氢燃料利用率低及故障率高等缺陷。本文针对该问题,研究基于喷射器的阳极气体循环系统,对其核心部件喷射器进行了优化设计,提高了氢燃料利用率及PEM燃料电池系统效率。该研究对实现节能减排具有重要的理论意义和应用价值。首先,介绍了基于喷射器的PEM燃料电池阳极气体循环系统的国内外研究现状,又对PEM燃料电池电池的原理以及三种不同的阳极气供给系统进行了分析。在了解喷射器工作原理以及优点的前提下,对基于喷射器的阳极氢气循环系统进行了研究。其次,对PEM燃料电池阳极氢气循环系统的喷射器采用CFD仿真方法进行了研究。建立了喷射器的CFD仿真模型并结合实际工作条件对所采用的求解算法和湍流模型进行了比较,选取二阶迎风算法和RNGk-ε湍流模型及组分运输模型对其进行仿真计算。然后,以引射比作为优化目标,对喷射器结构进行了优化设计。先根据燃料电...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１中国近五年中新能源汽车和纯电动汽保有量统计??

图１－１中国近五年中新能源汽车和纯电动汽保有量统计??最有希望成为传统内燃机替代品［４］。将其用在广泛应用于汽车领域是最??易实现节能减排的方式之一，也响应了社会主义生态文明建设的政策［５］。??此之外，燃料电池也可以应用于航天飞船、飞机、轮船、空间站、便携??电源、水下航行器等....

图２－１?ＰＥＭ燃料电池工作原理示意图??

ＰＥＭ燃料电池是利用水电解逆反应原理的一种发电装置。??它由阳、阴电极，双极板、气体扩散层、催化剂（碳载铂）和质子交换膜??等部分组成，其内部结构及基本工作原理如图２－１所示。??外部电路??ｅｆ?ｅ?４??ｉ?１??？］雜的羞气—空气蝴氧气??可循朗的＜?Ｆｉｎｎ?）剌余空却生....

图２－２燃料电池反应物供给系统图??

喷射器是一种集引射、混合、压缩等多种功能于一身的无源设备。具??有结构简单、无移动部件而且不受工作流体限制等优点，因此得到了广泛??的应用。一种典型的喷射器内部结构与其工作原理如图２－３所示。??工作过程简介如下：??（１）

图２－３喷射器结构及工作原理图??３充分混合的流体最终会自射器的出口流出，整个循环过程完??

Ｔ?ｆ???ｊ?水箱??图２－２燃料电池反应物供给系统图??阳极氢气供应系统：ＰＥＭ燃料电池系统中，阳极燃料通常都采用过量??供应的方式，氢气具有较高的化学计量比。为了满足燃料电池工作压力，??高压储氢罐中的氢气通过调压阀调压实现降压。降压以后的氢气通过加湿??器加湿后通入阳极进....

本文编号：4035695