氢燃料电池复合流场中气-液传输对极化特性的影响

为了明确氢燃料电池极板内气-液流动规律,提高氢燃料电池的输出性能,优化电池输出特性,设计径向流通蛇形流场方案,仿真分析流场分路和面积对气-液传递及电池输出特性的影响。仿真结果表明:在不同分路数量的流场中,3条分路的流场结构水堵塞面积更小,更利于氧气传输,输出性能更佳,电流输出范围比5条分路扩宽14.1%,但在电流密度较大时流场内部气体输送不及时,功率输出受浓差极化电压的影响较大;流场面积主要影响欧姆控制区和浓差控制区,大面积流场在欧姆控制区输出性能较好,小面积流场在浓差控制区输出性能较好。

氢燃料电池蛇形流道中阻块形状和分布对传质特性的影响

流道内添加阻块可有效改善流道的传质和排水性能,为了从流场结构上改善氢燃料电池的输出特性,通过三维数值解析的方法,研究了蛇形流道内堵塞体积相同的各形状阻块和阻块数量非均匀布置方式,对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。结果表明:添加阻块的流道较传统流道输出性能有所提升,其中方形阻块效果最佳,当输出电压为0.5 V时,电流密度提升21%,但流道内压力损失过大;此外,阻块数量布置的均匀性越差,其输出性能越差,但流道内压力损失越小;流道下游布置更多阻块对气体分布均匀性和出口侧除水性能均有所改善;合理的阻块布置最高可使输出性能提升4%。