质子交换膜燃料电池的三维流场技术研究进展

摘要

流场板是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,其流场结构直接影响着反应气体的传输分配以及燃料电池的排水与散热性能。常规流场往往存在水分布不均和局部热点的现象,容易导致燃料电池输出性能退化,甚至造成系统崩溃。三维流场具有优异的传质传热特性,能有效提高质子交换膜燃料电池性能,已成为当前研究热点。根据流场结构形式的不同,三维流场可分为复杂三维流场、销形三维流场、泡沫三维流场、集成三维流场、波浪三维流场和仿生三维流场等。通过介绍质子交换膜燃料电池的三维流场工作原理,重点分析了不同三维流场结构在水热管理方面的优势,并进一步讨论了增强水热管理的技术措施;总结概述了三维流场结构的常用加工制造技术,详细分析了加工制造技术的优缺点;最后归纳分析了三维流场在实际应用中面临的挑战及未来的发展趋势。