本文選題：PEMFC性能仿真 + GDL變形　； 參考：《華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》2017年08期

【摘要】：目前,針對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)性能的數(shù)值模擬研究大多假設(shè)氣體擴(kuò)散層(GDL)的多孔介質(zhì)孔隙率一致,但實(shí)際上GDL受雙極板脊背壓縮產(chǎn)生的變形會(huì)導(dǎo)致孔隙率的非一致性.文中針對(duì)裝配壓力引起的GDL變形及非一致孔隙率情況,基于有限元理論和計(jì)算流體力學(xué)軟件,在FLUENT中導(dǎo)入力學(xué)分析得到非一致孔隙率的自定義函數(shù)(UDF).模擬結(jié)果表明:脊部下方GDL由于孔隙率的變化使得沿Y方向截面縱向氣體的流速往雙極板方向的遞增;且孔隙率的非一致性導(dǎo)致脊部下方的氣體濃度較流道下方降低、水含量增大,產(chǎn)生積水現(xiàn)象,這些變化將不利于燃料電池性能的保持.然后在驗(yàn)證函數(shù)準(zhǔn)確性的同時(shí)探究了電池溫度、濕度等參數(shù)隨燃料電池電壓的變化規(guī)律,并研究了燃料電池內(nèi)部溫度的變化.發(fā)現(xiàn)流道下方陰極側(cè)電化學(xué)區(qū)域比陽(yáng)極側(cè)溫度高,反映了實(shí)際燃料電池中陰極側(cè)水堆積現(xiàn)象造成熱的傳輸速度慢于陽(yáng)極側(cè)的實(shí)際情況.
[Abstract]:At present, most of the numerical simulation studies on the performance of PEMFCs based on proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) show that the porosity of porous media is the same as that of gas diffusion layer (GDL), but in fact the deformation of GDL caused by the compression of the back of the bipolar plate will lead to the inconsistency of the porosity.In this paper, based on the finite element theory and computational fluid dynamics software, the GDL deformation and non-uniform porosity caused by assembly pressure are introduced into FLUENT to obtain the self-defined function of non-uniform porosity.The simulation results show that the flow velocity of longitudinal gas along Y section increases to the direction of bipolar plate due to the change of porosity in GDL under ridge, and the gas concentration under ridge is lower than that under channel because of the inconsistency of porosity.Water content increases and water accumulation occurs. These changes will be unfavorable to the performance of fuel cells.At the same time, the variation of the cell temperature and humidity with the fuel cell voltage is studied, and the variation of the internal temperature of the fuel cell is also studied.It is found that the electrochemical region of the cathode side is higher than that of the anode side, which reflects the fact that the heat transfer rate of the cathode side of the fuel cell is slower than that of the anode side due to the phenomenon of water accumulation on the cathode side of the actual fuel cell.
【作者單位】： 同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院∥新能源汽車工程中心;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51405344) 47期教育部留學(xué)歸國(guó)人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目 同濟(jì)大學(xué)中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(1600219247) 公路養(yǎng)護(hù)裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(310825151129)~~
【分類號(hào)】：TM911.4

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