机械工程学报

作者：刘青山, 兰凤崇, 陈吉清, 曾常菁, 王俊峰

单位：1. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640;2. 华南理工大学广东省汽车工程重点实验室 广州 510640

关键词：质子交换膜燃料电池,瞬态性能,多孔层,孔隙特性,各向异性,非等温；

基金：广东省科技计划(2015B010137002);广东省自然科学基金(2021A15150912)资助项目

燃料电池(Fuelcell,FC)与外部环境之间的传热和多孔层的传质均会影响FC内的水热气电状态,进而影响到催化层的电化学反应速率,从而显著影响其瞬态性能(Transient performance,TSP)。多孔层的孔隙特性和各向异性是影响其传热传质能力的关键因素,充分认识其对FC-TSP的影响规律,对于优化车载FC动力源的负载响应有重要意义。为此,综合考虑FC与外部环境动态热交换,内部水热气电等各物理性质的空间动态分布以及气、液和溶解相等多相时变转化关系,建立FC多相三维瞬态传质传热数值模型,以分析多孔层非均质性质对动态过程的影响。进一步,以电流密度的阶跃变化模拟动态负载,分析FC的电压,膜的水含量和温度,微孔层|催化层界面的氧浓度。结果表明,多孔层的孔径大小和分布及各向异性对FC的TSP有明显影响。另外,不同热条件对FC的内部物理量分布的影响较对TSP的影响更为显著。

来源：2022年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2022年第22期