新能源汽车用质子交换膜氢燃料电池（PEMFC）工作过程的数值解析

发布时间：2022-01-13 19:57

　　质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）,以其高效率、低污染等优点成为21世纪理想能源。作为PEMFC的关键部件,双极板内的流道形式及其电化学性能是目前研究的焦点。本文以PEMFC为研究对象,通过数值模拟,对PEMFC流道内气体的流动、水的传递、多孔介质中的气体扩散以及活性区域内的电化学反应等工作过程进行研究,主要工作和结论如下:（1）根据PEMFC电化学反应理论建立了三维、稳态、恒温PEMFC的计算模型。利用多物理场直接耦合分析软件（COMSOL Multiphysics）对采用PEMFC单体内流动和传质过程进行了数值模拟和计算研究。（2）在相同的条件和几何参数下,对直流道PEMFC的极化曲线进行了仿真与实验,并对结果进行仔细比较。结果表明:模拟极化曲线与实验结果相吻合,验证了该模型的可靠性。（3）对平行流道、螺旋流道、蛇形流道以及多路蛇形流道PEMFC进行了数值模拟,并对四者的阳极扩散层氢气分布特性、阳极流道压力分布特性、阴极扩散层气体分布特性、阴极流道水分布特性以及电化学特性进行了对比研究。研究结果表明:在较高的阳极进... 

【文章来源】：山东建筑大学山东省

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PEMFC单体结构示意图

个活性区域而不是仅仅在流道的通道周围区域，简言之就是使气体均匀分布于扩散层并与催化剂层充分接触。催化剂层的核心部分是附着在碳分子上的催化剂分子，这些催化剂分子能够确保阳极处的 H+与 e-的有效分离以及阴极处的 H+、e-以及 O2的有效结合。质子交换膜是燃料电池的核心部件，它能够选择性的透过 H+而使 e-流过外电路进而形成电流。2.1.2 PEMFC 单体的工作原理PEMFC 单体的工作原理如图 2.2 所示，氢气通过阳极流道进入阳极扩散层，通过扩散层的作用进入整个活性区域与阳极催化剂层接触，在阳极催化剂层中的催化剂表面发生电化学反应，氢气被分解成 H+而使 e-，H+能够经过质子交换膜到达阴极，而电子则无法通过质子交换膜，只能通过集流板流经外电路到达阴极集流板，进而参与阴极的反应。

山东建筑大学硕士学位论文用便捷性。质子交换膜燃料电池何以用于日常、交通、军事等方面，面，质子交换膜燃料电池能够提供为别墅提供日常所需的发展，一个燃料电池发电系统的氢燃料能够提供一个别墅真正达到低碳环保的境界。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3587053