气体扩散层侵入流道对燃料电池水管理影响研究

质子交换膜燃料电池在装配过程中,气体扩散层(GDL)会因为装配压力产生形变而侵入流道。基于流体体积法建立截面形状分别为矩形、梯形和正方形的流道在GDL不同侵入程度下的数值模型,并对其进行气-液两相流行为研究,得到了液体滞留、排水效果、GDL面传质面积等方面规律。GDL侵入流道时,液体在排出过程中破碎程度减小,液体更容易积聚在一起,影响液体滞留效果。矩形截面流道排液时间更长,梯形和正方形截面流道液体排出时刻滞后。GDL侵入流道时,进气流速的增加使得较为聚集的液体排出速度稳定,并未大幅减小。GDL侵入流道程度较大时,矩形截面流道更多液滴黏附在流道侧壁与GDL面使得GDL面覆盖率较大,梯形截面流道顶部会形成稳定的薄膜流,排液速度大且GDL面覆盖率小。