質(zhì)子交換膜燃料電池性能優(yōu)化模擬.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC,Proton Exchange Membrane Fuel Cell）是一種新型的能量轉(zhuǎn)換裝置，其特點(diǎn)是功率的密度高、能量轉(zhuǎn)換的效率高、啟動時的溫度比較低、噪音比較低、長壽命和環(huán)境友好等，在移動電源領(lǐng)域的發(fā)展前景比較好，目前已成為各國能源研究機(jī)構(gòu)研究熱點(diǎn)之一。
　　燃料電池內(nèi)部反應(yīng)氣體傳輸能力的強(qiáng)弱程度、操作條件的變化情況和電池本身溫度的高低直接影響到其性能的好壞，因此對電池流道結(jié)構(gòu)、流場結(jié)構(gòu)、進(jìn)出

2、氣方案和冷卻流道形式的優(yōu)化具有很重要的意義。
　　本文第一章主要講述了本課題的來源和背景，接著第二章詳細(xì)介紹了燃料電池模擬計算時的數(shù)學(xué)模型，描述了CFD軟件的求解流程和運(yùn)算過程。然后建立了燃料電池單流道模型，設(shè)計了不同氣體流道深度和分別在氣體流道中加入三角形凸臺和正弦凸臺。結(jié)果表明隨著氣體流道的深度的減小，燃料電池的性能表現(xiàn)的越好；氣體流道內(nèi)加入三角形凸臺后，燃料電池的性能變好；氣體流道內(nèi)加入正弦凸臺后燃料電池的性能也變好，并且隨

3、著正弦凸臺振幅的增大，其性能也逐漸提高。
　　燃料電池的單流道模型可研究的因素受限以及和實(shí)際電池差別比較大，因此作者也設(shè)計一個10流道的單電池模型，對單電池陰陽極的結(jié)構(gòu)（單蛇、雙蛇、直排）、陰陽極的進(jìn)出氣方案以及單電池的不同的操作條件做了一些模擬計算。結(jié)果顯示，采用單蛇流場結(jié)構(gòu)的單電池性能優(yōu)于采用雙蛇流場和直排流場的單電池，采用雙蛇流場的單電池次之；陰陽極進(jìn)出氣方案為2-2型時單電池的性能最佳，方案為2-1型時單電池的性能最差，方