基于VOF模型的PEMFC流道亲疏水性数值模拟研究

摘要

水管理是影响质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作性能以及工作效率的关键技术,是国内外研究热点.PEMFC中的阴极流道存在较为复杂的水淹问题,需要从机理层面分析解决.利用流体体积函数(VOF)模型对液态水在电池流道内的气液两相流动问题进行深入的模拟研究,结果表明:疏水性壁面由于附着力小,更适合作为气体扩散层(GDL)表面;侧壁需要比GDL表面更为亲水的壁面材料,以加快生成的液态水脱离GDL表面,但是过于亲水的壁面反而会形成环状流,阻碍反应气的输运.GDL表面使用疏水性较强的材料、流道侧壁使用亲水性材料能够提高燃料电池水管理的效率.