交指状流场燃料电池性能影响及湿度效应数值研究

"交指状流场质子交换膜燃料电池的数值分析 (2009年)" 本文主要探讨了交指状流场结构在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中的影响，通过建立一个三维非等温数学模型，对电池内部的流动特性、组分传递以及电池性能进行了深入的数值研究。交指状流场是一种独特的流场设计，它通过交错的沟道和脊来促进气体的混合和传递，这种设计有助于提高电池效率和稳定性。 作者胡桂林和樊建人在研究中指出，电池的温度、组分质量浓度和局部电流密度等关键参数会受到流场结构的影响。数值计算结果显示，由于传质过程，沟道下方的阴极催化层温度比相应沟脊下方的区域更高。这一现象揭示了流场结构对热管理的重要性，高温可能会加速催化层的腐蚀，降低电池寿命。 此外，研究还关注了电池反应物湿度对性能的影响。他们发现，相比于饱和气流进气，降低阴极的进气湿度可以提高电池性能。这是因为湿度较低时，气体中的水分子减少，降低了质子传导的阻力，从而提高了电池效率。然而，降低阳极的进气湿度则会导致电池性能下降，这可能是因为在阳极侧，水分子是电子传递的媒介，其不足会限制电子传输，降低电池功率输出。 关键词涉及到质子交换、膜燃料电池、交指状流场、两相流和组分传递，这些是理解研究内容的关键概念。文章的中图分类号TM991.4表明这是关于新能源技术的论文，文献标识码A代表了这是一篇应用科学的研究文章，文章编号1008-973X(2009)06-1147-05则是该论文在期刊中的唯一标识。 该研究为优化PEMFC的流场设计提供了理论基础，对于提升燃料电池的效率和耐久性具有实际指导意义。通过调整流场结构和反应物湿度，可以有效地改善电池的热管理并优化性能，这对于燃料电池在汽车、便携式设备等领域的广泛应用具有重要意义。