基于多物理场的PEMFC流场结构优化

摘要

PEMFC具有效率高、功率大、低工作温度、低噪声、清洁无污染等优点,极具发展前景.传统PEMFC双极板气体流场中存在气体分布不均匀、"水淹"等问题,因此流场结构优化设计对改善PEMFC性能具有十分重要的意义.为此,设计了3种不同流道数量的PEMFC蛇形流场,并利用COMSOL软件对模型进行多物理场仿真求解,研究了不同流道数量对流场的压力分布、氧气浓度分布、阴极电流密度分布以及气体扩散层中的水浓度分布等的影响规律.仿真结果表明:随着流道数量的增加,流场的进出口压降减小,促进了气体反应物沿流道方向的输送;氧气浓度分布更均匀,促使反应物参与的电化学反应更加充分;排水效果显著增强.