PEMFC自增湿膜水传输研究

PEM燃料电池正常运行时，电池中的质子交换膜应该得到充分润湿。基于Springer模型，推导出膜中磺酸基团所带水分子数沿着膜厚方向的分布方程。考虑膜厚、温度和电流密度等因素的影响，分析膜中水传输的规律，得到了极限状况下膜的润湿状态。结论认为膜越薄越容易自润湿；膜越薄、电流密度越大，则膜自润湿所需时间越短，当膜厚小于15／μm，电流密度大于0．6A/cm^2时，膜自润湿所需时间会急剧减少。结论对于PEM燃料电池的设计和操作具有一定的指导意义。     

PEMFC梯度扩散层水传输模型的研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC：Proton Exchanges Membrane Fuel Cell）水管理是其可靠高效运行的关键，利用多孔介质毛细压力理论建立了PEMFC梯度扩散层液态水传输模型。在此基础上计算了催化层／扩散层和扩散层／流道界面上相饱和度差值为一定值时不同结构扩散层的液态水通过能力，就扩散层孔隙率对液态水传输的影响进行了分析。认为扩散层的过水流量随孔隙率的增加而增加，同时又随孔隙率的增加而增加。即如果扩散层具有较大孔隙率和较大孔隙率梯度，PEMFC可以发出更大的电流密度，而膜电极可能不会产生水淹现象。