流道凸台对氢燃料电池发电性能提升路径研究

摘要

合理的流场设计对提升氢燃料电池输出性能有着至关重要的作用。为了探究流道内凸台在提升氢燃料电池发电性能的具体影响途径,本文在平滑流道的基础上建立了带有半圆形、梯形和矩形凸台的燃料电池模型,对比研究了凸台及其形状对燃料电池性能提升、氧气分布、反应气体速度及进出口压力分布的影响。结果表明,凸台的存在一方面减少了气体流道的流通面积,迫使反应气向催化层和双极板脊下扩散;另一方面使流道前后存在一定的压力梯度,增加了进出口压差,进而也促进了反应气向催化层扩散;这两种作用共同提高了燃料电池催化层反应气体浓度,最终使燃料电池浓差极化区的输出电流密度获得提升;其中矩形凸台的提升效果最为明显,提升了9.87%。