分会场

燃料电池与储能

摘要

质子交换膜燃料电池的流场板具有连接输入口和发生主要反应区域的气体分配区域。质子交换膜燃料电池中分配区设计优良与否直接影响到气体分配的均匀程度，进而影响到电池的性能、效率、稳定性和寿命。该研究采用三+一维(3D+1D) 质子交换膜燃料电池模型，在活化面积为300cm2的流场板上进行了数值模拟。与三维模型相比，计算效率和稳定性得到了提高。首先基于空腔分配区研究了点阵、强制分流、混合结构和挡块四种类型分配区，并从压降、气体分布均匀性和电池性能等方面进行对比探究。以不均匀分布系数(MF)作为评价流动均匀性的标准。强制分流分配区具有最高的分配均匀性，混合结构分配区均匀性良好且具有最高的电池性能。此外，还探究了四类分配区分别在平行、波浪、挡块和渐缩流场下的性能和分配均匀程度，为极板分配区设计提供一定的指导。最后，比较了不同计量比条件下四种分布区域的电池性能。结果表明，与分流分配区相比，混合分配区设计的电池在高、低计量比条件下电压分别提高了20mV和25mV。

关键词

质子交换膜燃料电池;3+1维模型;分配区;分配均匀性

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