《聚合物电解质膜燃料电池的直角气体通道的水滴动力学数值模拟》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: 董璐
  • 发布时间:2015-07-06
  • 在动力学层面上,从气体扩散层(GDL)表面上的微孔到聚合物电解质膜(PEM)燃料电池的直角气体通道形成的液态水,采用流体方法进行体积数值研究。随着气体扩散层表面接触角减小,从外部与内部孔流出的液滴沿着侧壁移动。随着侧壁和顶壁的疏水性增大,气体扩散层表面水覆盖率增大,而水的体积分数减小。但较高的气体扩散层表面水覆盖率阻碍反应物到反应部位的扩散,在较低的水的体积分数是在防止气体通道注水上是有利的。因此,在一般几何形状的气体通道,所述的气体扩散层表面水覆盖率与水的体积分数是互相牵制的,来确定聚合物电解质膜燃料电池的性能。

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    • 低温环境下的耐久性和启动能力是汽车聚合物电解质膜(PEM)燃料电池系统的两个技术瓶颈。在阳极和阴极侧的废气再循环中,可以降低低电流密度的电池电压,并在不使用外部加湿器的情况下对膜进行加湿化。它们可能有助于延长工作年限,促进创业能力。本文对带阳极和阴极再循环的PEM燃料电池系统进行了实验研究。该系统建立在10千瓦燃料电池堆上,由50个单元组成,活跃面积261 cm2。阴极再循环泵和氢循环泵分别在阴极和阳极上使用。关键参数,如。对阴极侧的烟囱电压、电池电压、空气流量、相对湿度、阴极的进口和出口的氧浓度进行了测量。结果表明:1)与阴极再循环系统得到self-humidification效果好,这是类似与外部加湿器;2)阴极再循环和新鲜空气流量减少,细胞电压可以明显减少;3)与阳极循环电池电压还可以减少由于氢分压降低,阴极一侧的相对湿度比情况下只有阴极小一点再循环。它表明,对于我们的烟囱,阴极再循环有效地在低电流密度下对电池电压进行箝位,并且在阴极再循环时可以进行自加湿系统。进一步研究了双循环燃料电池系统的动力学模型和控制。 ——文章发布于2017年7月20日
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    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2020-12-28
    • 对于氢基聚合物电解质燃料电池(PEFCs)来说,通过润湿性分布控制气体扩散层(GDLs)中的水输运有助于抑制泛水问题。在本研究中,研究了一种新型亲水-疏水型GDL的水输运特性。首先,我们阐明了在具有微结构的亲水GDL中,水的运动可以通过放大比例模型重现。实验结果表明,在Ca ~ 10−5 ~ 10−3范围内,亲水GDL具有相同的水行为。由于计算负荷与Ca成反比,使用Ca ~ 10−3可使计算负荷减少1/100,比PEFC操作(Ca ~ 10−5)高100倍。最后,采用Ca ~ 10−3进行了模拟,结果表明,接触角为50°的直线区域的GDL对积水的影响最小。