质子交换膜燃料电池水热管理特性研究

质子交换膜燃料电池水热管理问题是影响电池输出性能的一个重要因素。建立了带冷却流道的三维、两相、非等温单直流道PEMFC模型，并运用计算流体力学(CFD)对燃料电池进行数值模拟，以温度、物质质量分数、膜水含量等水热管理关键因素揭示电池内部传质传热过程和电化学特性。同时研究了不同反应气体进气方式、冷却水流动方向及冷却水温度对PEMFC输出性能的影响，为燃料电池的水热管理优化、实现产业跃进式发展提供参考。结果表明：若燃料电池产物水未及时排除，阴极侧流道尾端易出现水淹现象；当PEMFC采用同向顺流或同向逆流模式时，当冷却水温度等于电池工作温度(353 K)，膜温度和水含量分布较为均匀，燃料电池的输出性能较好。