分会场

燃料电池与储能

摘要

质子交换膜燃料电池由于其无运动部件、噪音小和排放低的特点，在水下动力源领域备受青睐。随着工作环境越来越复杂，水下质子交换膜燃料电池需要同时满足水上或水下工作的要求。合理的阴极流场板结构能够弥补PEMFC在水上与水下工作时不同阴极氧化剂带来电池输出性能的差异。该研究利用PEM燃料电池三+一维(3D+1D) 模型在商用级别尺寸下进行了数值模拟，选用活化面积为350cm-2的电池作为计算域。首先在阳极计量比均为2.0的工况下，研究了两种工作模式下，流场沟脊比和阴极流道高度对电池输出性能的影响。随后在沟脊比不变的情况下，改变了阴阳极流场的类型并加入挡块与渐缩结构，探究了流场类型与特征结构对两种模式下电池输出性能的影响。结果表明，两种模式下燃料电池的输出性能随沟脊比变化呈现相反趋势，渐缩和挡块等特征结构的引入能够提高PEMFC在两种模式下的输出性能。此外，还探究了两种工作模式下的最佳的阴极计量比分别为1.5（水下模式）和2.0（水上模式），为水下燃料电池的流场设计及工况设置提供了一定指导。

关键词

水下;燃料电池;流场

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