质子交换膜燃料电池五边形挡板流场结构优化与性能改进

为有效提高燃料电池(fuel cell,FC)的性能,提出一种在阴极处具有五边形挡板的新型流场(flow field,FF)设计。为了解五边形挡板的加入对FC内部传质过程的影响,开发了一个三维、多相、非等温稳态模型,将多孔层结构引起的各向异性传输性质和催化层实际团聚体结构的非均质特性耦合到模型中,研究了挡板高度变化时FC性能的变化。结果表明,五边形挡板增强了流道的传质性能与气体分布均匀性。随着挡板高度增加,流道的传质性能、排水性能以及气体分布均匀性增加,高度100%(H100)的挡板由于与气体扩散层直接接触,堵塞了排水通道,因此其保水性能最好。在相对湿度为50%情况下,H100的FF结构具有最大的净功率密度,与原始FF(H0)相比,净功率密度增加17.778%。