两相质子交换膜燃料电池工作性能优化

摘要

该文建立了质子交换膜燃料电池二维稳态等温多相模型,在多孔介质中,利用MaxwellStefan多组分扩散方程与相变方程进行数值计算,探讨了阴极多孔电极与质子膜中的水分布,分析了操作条件和结构对燃料电池输出性能的影响.数值结果表明,液态水含量具有明显的空间分布,受结构和操作条件的影响明显,适当降低阴极进气湿度、提升进气压力和使用疏水性材料有利于电池性能达到最优.基于气液两相模型的燃料电池的极化曲线与实验数据具有很好的一致性,表明了模型的有效性,采用优化的1 mm宽流道可以有效改善阴极催化层中水和氧气浓度分布的均匀性,从而提高电池性能.