电极孔径及温度对闭式氢氧燃料电池性能的影响机理研究

针对燃料电池内部复杂的水传输机制和水管理策略的影响因素,研究多孔电极的孔径对水传输和水分布情况的影响。建立燃料电池等温模型,通过改变多孔电极的孔径,模拟燃料电池催化层在不同孔径下的水浓度和水分布规律。同时,考虑温度可能带来的影响,在研究过程中选取了燃料电池常见的运行温度,在每个温度值下都进行了模拟。结果表明,在设定的温度下,孔径对水浓度和水分布情况的影响规律是相似的。孔径较大时,电极内的水浓度较低。随着孔径减小,电极内的水浓度不断增大。同时,孔径越小,水浓度增大的速度越快。气体浓度的分布与变化情况正好与水浓度相反。水浓度越高的区域气体浓度越低。随着孔径减小,气体浓度不断上升。从模拟结果来看,当气体扩散层具有微米级孔隙结构时,电极内多余的水分可以较好地排出,同时在较高的温度下水管理更容易较好地实现。阴极流道出口和中部比较容易发生水淹,所以应该对这些区域加设除水装置或设计自除水结构。