發(fā)布時間：2021-10-22 00:48

　　質子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的水管理是影響其自身性能和使用壽命的主要因素,保證內(nèi)部水管理平衡才能減少水淹等現(xiàn)象對PEMFC帶來的不良影響。近年來在車用PEMFC的研究推進過程中陰極水淹和陽極缺水問題已經(jīng)得到了有效的解決,但是陽極水淹問題和其各項參數(shù)之間的耦合機理被大家所忽視。本文基于質量守恒和水蒸氣性質計算公式建立了PEMFC內(nèi)部水傳遞模型,明確了陽極內(nèi)部水傳遞機理,通過對稱加濕和非對稱加濕試驗對其進行了驗證分析。首先,基于內(nèi)部水傳遞機理提出了陽極相對濕度-壓力降（RHPD）和氫氣利用率（HUC）模型,考慮了凈遷移系數(shù)和水通率等相關參數(shù)對陽極壓力降和氫氣利用率的影響,推導出了陽極壓力降和氫氣利用率的計算公式;其次,搭建了燃料電池測試平臺并給出了詳細的工作原理圖,分別對蛇形流道和直流道的PEMFC進行了陽極壓力降和氫氣利用率測試試驗,提出了流道的優(yōu)化方案并通過試驗進行了對比分析;再次,基于流體力學（Gambit、Fluent）軟件搭建了PEMFC蛇形流道和直流道的三維模型并進行了網(wǎng)格劃分,結合數(shù)學模型得到了PEMF... 

【文章來源】：北京建筑大學北京市

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號對照表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 PEMFC壓力降研究現(xiàn)狀
        1.2.2 流場板的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 相對濕度的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 氫氣利用率的研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容及工作路線
第2章 壓力降和氫氣利用率模型
    2.1 出口相對濕度模型
    2.2 相對濕度-壓力降(RHPD)模型
        2.2.1 壓力降和濕度比
        2.2.2 流量和濕度比
        2.2.3 RHPD模型
    2.3 HUC模型
    2.4 本章小結
第3章 PEMFC動態(tài)試驗過程及參數(shù)
    3.1 實驗測試平臺搭建及測試
        3.1.1 供氣系統(tǒng)及誤差測試
        3.1.2 水循環(huán)系統(tǒng)及誤差測試
        3.1.3 控制系統(tǒng)
    3.2 試驗PEMFC參數(shù)
    3.3 陽極壓力降測試方法
    3.4 流場板優(yōu)化測試方法
    3.5 氫氣利用率測試方法
    3.6 本章小結
第4章 PEMFC仿真模型
    4.1 仿真流程
    4.2 三維模型的建立
        4.2.1 蛇形流道PEMFC
        4.2.2 直流道PEMFC
    4.3 網(wǎng)格劃分
    4.4 FLUENT仿真
        4.4.1 邊界條件
        4.4.2 陽極壓力降仿真參數(shù)設定
        4.4.3 氫氣利用率仿真參數(shù)設定
    4.5 網(wǎng)格獨立性檢驗
    4.6 本章小結
第5章 PEMFC參數(shù)及性能結果分析
    5.1 陽極壓力降結果討論和分析
        5.1.1 陽極壓力降整體趨勢
        5.1.2 壓力降分段分析
            5.1.2.1 通氣階段
            5.1.2.2 相變階段
            5.1.2.3 平衡階段
    5.2 流場板檢測試驗結果及討論
    5.3 氫氣利用率試驗結果及討論
        5.3.1 仿真云圖
        5.3.2 性能分析
        5.3.3 氫氣利用率分析
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 主要研究工作及成果
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3450047