锯齿错列肋片尾气换热器的热电性能优化

由于尾气传热性能差,尾气余热热电转换系统中常采用具有强化换热结构的尾气换热器,其中,锯齿错列肋片式是常见型式之一.但如何平衡传热性能和流动阻力实现对换热器内部结构和整体尺寸的优化,使得热电系统获得总的净输出功率最大,是值得研究的内容.但现有成果均是基于限定尺寸结构,对换热器局部尺度及热电性能进行分析,没有针对强化换热器的整体优化结构和最大净输出功率展开研究.建立基于汽车尾气余热回收的热电转换数值模型,结合场协同理论,分析锯齿错列肋片式尾气换热器内部肋片结构对热电功率的影响.此外,综合考虑传热性能与流动阻力的平衡,以热电转换最大净输出功率为优化目标,对热电模块结构进行优化,并获得热电系统的相应最优性能.研究结果表明,固定热电模块尺寸时,净输出功随肋片高度增加明显增加,但受肋宽影响较小;对热电模块尺寸进行优化时,肋高和肋宽的变化均对热电模块的最优尺寸产生较大影响,单位面积最大净输出功随肋宽增加而明显降低,但受肋高的影响较小.     

基于格子玻尔兹曼方法的梯度化扩散层降解研究

采用随机算法重建了不同老化程度的梯度化气体扩散层二维微观结构。随后,采用多相伪势格子玻尔兹曼方法,研究不同降解程度的梯度设计扩散层内液态水的传输行为。结果表明,随着扩散层降解的加剧,扩散层排水性能显著降低,大量液态水残留在扩散层内。此外,梯度化设计的扩散层在进口区域初始分布较多聚四氟乙烯有利于扩散层的水管理,同时在老化后还具有较高的毛细压力进而控制水驱面积,展现出较高的排水性能及抗老化性能。研究结果可为制作高抗老化性能和高排水性能的扩散层提供研究基础和设计思路。     

阴极流道分流进气对燃料电池性能影响的实验研究

针对高工作电流密度下,燃料电池内局部水淹导致的传质损失问题,本研究提出了一种阴极流道多进口分流进气方式。实验研究了三种典型分流口位置及分流进量对电池性能的影响。研究发现随着分流口远离阴极主进气口,电池性能呈现先上升后下降的趋势,且当分流口靠近主进气口时,增加分流量有助于电池性能提升,但分流量的增加对电池性能的提升存在一个极限值;因此,在对电池进行分流进气优化时需综合考虑分流口位置和分流量的影响。当分流口为SIP-30%且分流量为按化学当量比ξc = 0.75取值时,分流进气方式相比传统进气方式,电池的最大功率密度高出17.8%。