PEM燃料电池动态特征的仿真分析

运用Fluent的PEM模块对质子交换膜燃料电池在改变气体湿度、流量以及电池负载条件下,电池的动态特性进行仿真分析.结果表明,燃料电池具有快速的动态响应能力,改变供给气体湿度的情况下,1 s内达到几乎稳定状态,在3 min内达到新的稳定状态.而且,膜的湿度对电池的动态性能影响很大.适当提高空气流速,可以有效地提高排水能力,提高电池的性能.中、低电流密度下,空气流速对电池的动态性能和动态响应能力影响不大;高电流密度下,空气流速对电池动态性能和响应能力有显著影响.     

PEMFC超调现象的研究

分析了质子交换膜燃料电池(PEMFC)电流密度的超调现象,从机理上进行了解释.结果表明:电流密度的超调现象是水、气传榆的综合作用引起的,水浓度的升高使氧气浓度下降,而氧气浓度的下降是引起电流密度出现超调的原因.     

PEMFC气体扩散场数值模拟

为达到催化层表面的氧气浓度的均匀性最优,利用CFD软件对质子交换膜燃料电池气体扩散场进行数值模拟,对流道型式、流道截面尺寸和扩散层孔隙度与孔径等参数进行优化设计.研究结果对燃料电池气体扩散场的设计具有一定参考意义.     

PEM燃料电池阴极三维数学模型

通过耦合求解质量守恒方程、动量守恒方程和组份守恒方程,计算出点状、多蛇形和单蛇形三种不同流场阴极O2和H2O浓度的分布以及气体速度分布。电流密度为600mA／cm^2时,催化层与扩散层交界面处点状、多蛇形和单蛇形流场中的最小O2浓度是逐步增加,约为1．5％;最大H2O浓度依次减小,大约1．5％;扩散层中间处气体速度依次增加。最后通过单电池实验得到三种流场的电池性能和模型中气体分布情况一致。     

ZrO2-NiCr/Al梯度涂层的抗热震性能研究

为了研究ZrO2-NiCr／Al梯度涂层的抗热震性能，设计了4种不同的涂层方案，采用多层平板模型计算了各种方案的涂层中温度和热应力的分布。计算结果表明与其它的涂层方案相比，梯度涂层方案中应力的变化幅度较小，分布也比较缓和。还采用等离子喷涂方法制备了计算模型中设计的4种涂层方案的试样，并对试样进行了抗热震性能试验。试验和计算得到的结果是一致的，都表明采用梯度涂层方案时有较好的抗热震性能。     

热电发电器件的输出功率和效率的解析模型

建立了热电发电器件工作的一维模型,应用热力学理论分析了发电器件的输出功率和效率,并重点讨论了元器件热导及热端板、冷端板与元器件间的接触层热导对输出功率和效率的影响.结果表明,热电发电器件的输出功率和效率随热端接触层热导和冷端接触层热导的增加而增加,但增加的幅度越来越小;随元器件热导的减小而增加,且增加的幅度越来越大.所得结论对发电器的设计具有重要的指导意义.     

液化气储运过程事故机理仿真软件开发

液化气储运过程事故机理十分复杂,针对事故机理研究进行了仿真软件开发,介绍了仿真模型、软件分析设计过程及软件的特点。     

陶瓷梯度耐磨涂层中残余热应力的有限元分析

运用ANSYS软件，对不同耐磨涂层试样中的残余热应力进行有限元分析，得出梯度过渡越多，涂层内的残余热应力越小。对实际工件耐磨涂层中的残余热应力进行分析，得出残余热应力主要集中在工件形状突变的地方，并对工件的设计生产提出合理建议。     

冷却水对电池中温度分布的影响

采用计算流体力学软件Fluent模拟分析了一个活性面积达到近50 cm2的单电池,探讨了冷却水对电池内膜平面上温度分布的影响.分析表明大部分冷却水温度偏低,冷却水的换热效果并不好;在高电流密度条件下,流向与反应气体相同的冷却水较能改善电池内温度分布状况;提高冷却水的总流速和降低进口温度对电池内温度分布的改善作用不好.