机械工程学报

作者：张礼斌, 刘帅, 王忠, 李瑞娜, 张启霞

单位：1. 江苏大学汽车与交通工程学院 镇江 212013;2. 清华大学苏州汽车研究院 苏州 215200

关键词：质子交换膜燃料电池,水管理,新型流道,气体扩散层,水去除；

基金：国家自然科学基金(51776089);镇江市重点研发计划-社会发展(SH202006);江苏省研究生科研与实践创新计划(SJCX21_1711)资助项目

质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)中气体扩散层(Gas diffusion layer,GDL)表面液态水的有效去除和输送对PEMFC的水管理非常重要。为了有效去除GDL表面液态水,提出一种新型流道结构,采用流体体积法对流道内液态水的传输过程进行三维数值研究,研究进气速度、表面润湿性和液滴尺寸对流道内液态水的传输过程和GDL表面液态水去除的影响。研究结果表明,新型流道结构可以有效去除GDL表面液态水。随着进气速度的增大,沿流动方向的空气剪切力增大,流道内水去除速率和压降增大,GDL表面水覆盖率降低。表面润湿性对液态水传输影响显著,GDL表面润湿性增强会减缓液滴运输,流道内阻力降低,压降减小,GDL表面水覆盖率增大。管表面润湿性增强,流道内压降和GDL表面水覆盖率降低。新型流道适用于流道内大液滴的去除。当θGDL=150°和θpipe=30°时,新型流道结构有较好的GDL表面除水性能。本研究工作为流道结构提供了一种新的选择,对GDL表面液态水的去除具有一定的指导意义。

来源：2022年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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