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水平挡板流场对燃料电池性能与传质的影响

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在质子交换膜燃料电池(PEMFC)流道内设置微结构,可增强反应气体从流道到催化层的传质能力,并提高电池性能.建立并对比交错安装挡板与对置安装挡板的模型,得出交错安装的布置方式,更有利于电池性能的提升.建立 4 种不同堵塞率的模型,发现随着堵塞率的升高,电池的最大净功率密度和极限电流密度增大,95%堵塞率模型的净功率密度最高,为 1.053 W/cm2,较无挡板模型提升了 14.58%,直至电流密度 2.8 A/cm2 时,仍未出现明显的浓差极化.调整挡板夹角,综合考虑传质能力和泵送损失情况下,夹角为 15°时,电池净功率密度最高.
Effect of flow fields with horizontal baffle on performance and mass transport of fuel cells
Incorporating microstructures within the flow channels of proton exchange membrane fuel cell(PEMFC)can enhance mass transport capability from channels to the catalyst layer and improve cell performance.The model with installation of staggered baffles and opposing baffles is established,it is concluded that the staggered arrangement is more favorable for enhancing cell performance.Models with four different kinds of blockage ratio are created,it is found that as the blockage ratio increases,both the maximum net power density and the limiting current density of the cell increase.The net power density of the 95%blockage ratio model is the highest,at 1.053 W/cm2,which represents a 14.58%increase compared to the model without baffles.No significant concentration polarization is observed up to a current density of 2.8 A/cm2.By varying the baffle angle,the highest net power density of the cell is achieved when the angle is 15°,considering a balance between mass transport capability and pumping losses.

proton exchange membrane fuel cell(PEMFC)microstructurecathode channelbafflenet power densityarrangementblockage ratioangle

蔡永华、罗子贤、胡健平

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武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070

汽车零部件技术湖北省协同创新中心,湖北 武汉 430070

新能源与智能网联车湖北省工程技术研究中心,湖北 武汉 430070

武汉理工大学汽车工程学院,湖北 武汉 430070

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质子交换膜燃料电池(PEMFC) 微结构 阴极流道 挡板 净功率密度 布置方式 堵塞率 夹角

国家自然科学基金面上项目

52176200

2024

电池
全国电池工业信息中心 湖南轻工研究院

电池

CSTPCD北大核心
影响因子:0.336
ISSN:1001-1579
年,卷(期):2024.54(3)