HT-PEM燃料电池组合流场的性能模拟

摘要

为了研究流场结构对HT-PEM燃料电池性能的影响,运用多物理场直接耦合分析软件(COMSOL Mul-tiphysics),对由两种流道组合而成的4种流场(两种单一流场与两种混合流场)的HT-PEM燃料电池进行了数值模拟.在相同的操作条件下,得到了4种组合流场的极化曲线、阴极氧气浓度变化及阴极流道中心压力变化情况.对模拟结果进行分析和比较得出:阴极氧气浓度和阴极流道中心压力均沿着气体流动方向逐渐降低,其变化主要发生在流道的拐角处及渐变处;综合考虑输出电流密度、气体传质及气体在电极各处分配的均匀性等因素,蛇形渐变流场的整体性能最好,阳极普通蛇形流场/阴极蛇形渐变流场组成的混合流场其次,普通蛇形流场再次,阳极蛇形渐变流场/阴极普通蛇形流场组成的混合流场最差.模拟结果对HT-PEM燃料电池结构的优化和设计具有重要的指导意义.