交指状流场质子交换膜燃料电池的两相流模拟

摘要

为研究流场结构设计对电池内的流动、组分传递和电池性能等的影响，本文建立了一个稳态的三维非等温质子交换膜燃料电池数学模型，应用此模型对一个交指状流场设计的电池单体进行了数值研究。数值计算得到了电池的温度、组分质量浓度和局部电流密度等的空间分布，分析了不同电池反应物湿度等对电池特性的影响。结果表明，受传质的影响，沟道下方阴极催化层的温度大于相应沟脊下方的区域；与饱和气流进气的基本工况相比，降低阴极的进气湿度能提高电池的性能，而降低阳极的进气湿度则会导致电池性能的下降。