压缩对不同疏水性处理气体扩散层内两相流的影响

聚四氟乙烯(PTFE)常用于调节质子交换膜燃料电池(PEMFC)中气体扩散层(GDL)的疏水性。目前虽有很多关于PTFE对GDL中水传输影响的研究,但同时考虑三维GDL微孔结构和压缩影响的研究还很缺乏。本文研究了压缩对不同接触角(不同PTFE含量)的GDL微孔结构中水传输行为的影响。通过耦合有限元方法(FEM)和流体体积(VOF)模型来模拟未压缩及压缩GDL中的两相流现象。结果表明,采用不同的接触角时,压缩对GDL内水传输行为的影响不同。压缩有利于水从GDL中排出,并促进水在GDL中的不均匀分布;压缩还促进了亲水性GDL内水在脊下的堆积,以及疏水性GDL内水在流道下方的堆积。由此可见,在进行GDL中内水传输行为研究时,应同时考虑压缩和接触角的影响。     

不同流场下进气对质子交换膜燃料电池性能的影响

流场的结构对于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的水管理和气体的传递具有十分重要的影响,相关研究一直是燃料电池的研究热点与重点。本文以纯氧气和空气作为阴极氧化剂,通过电池的性能测试、极化曲线和电化学阻抗分析等原位实验,分析了气体的流动与传输、不同流场下的电流密度、入口反应气体浓度等条件对电池性能的影响。实验结果表明,提高氧气浓度可以获得更好的质子交换膜燃料电池性能和最小化活化损失,纯氧气、波状流场的使用效果随进气量的变化而有明显的变化。