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燃料电池与储能

摘要

双碳背景下，解决由化石燃料使用造成的全球能源消耗和环境污染问题推动了世界范围内可再生和生态友好型能源解决方案的快速发展。氢燃料电池因其不受卡诺循环限制、温室气体零排放、启动速度快、效率高、噪音低等特点而具有光明的应用前景。PEMFC的商业化应用，仍存在许多问题，尤其是热管理。PEMFC运行过程中会产生大量的热，产热与散热的平衡决定电池的温度，若电堆的散热效果不佳，会导致最高温度超过膜的设计温度（Nafion膜的最大耐受温度为80℃）以及温度分布不均匀，而温度分布会影响气体的供应、电化学反应、膜的传输特性以及水管理，对PEMFC的总效率与稳定性造成影响。PEMFC热管理的主要目的是确保电堆在可靠高效的温度附近运行，并保证内部温度的均匀分布，避免产生局部高温。对于大功率液冷PEMFC，微通道结合纳米流体是解决PEMFC散热问题的热门研究方向之一，研究人员已通过大量实验研究证明了其可行性，但仍缺少纳米流体对电堆内部温度分布的研究，本文旨在通过数值仿真，研究高热导率混合纳米流体对PEMFC内部温度分布均匀性的影响，进一步探究不同纳米颗粒浓度下散热与冷却系统损耗功率的关系，提出某种纳米流体冷却液的最优纳米颗粒浓度。

关键词

混合纳米流体;热管理

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