质子交换膜燃料电池冷启动时阴极催化层内多场耦合的介孔尺度模型

摘要

为详细解析质子交换膜燃料电池(PEMFC)零下温度启动过程,建立了电池冷启动时多场耦合过程的介孔尺度数值模型。几何模型基于随机网格法(SGM)重建的催化层介孔结构,数学模型描述了物质传输、电荷传输、电化学反应和汽-冰相变过程。数值分析了电池冷启动过程中催化层内冰的生成和演化,重点探讨了冰的生成及形貌对电池性能的影响,推导出电化学活性反应面积与结冰量的关系式。