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《北京化工大学》 2003年
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质子交换膜燃料电池传质传热的数值模拟

张健  
【摘要】:质子交换膜燃料电池(PEMFC)能量转化率高,环境友好,设计操作简单,可室温快速启动,已成为燃料电池研究中的主流。由于人们对电池内部的传质和反应过程对电池性能的影响还缺乏清楚的认识,并且进行燃料电池的运行实验代价昂贵,时间较长,所以对质子交换膜燃料电池内部的传质和反应过程进行数值模拟具有重要的工程应用价值和理论意义。 本文使用CFX4.3内部集成的多流体模型的简化模型,HOMOGENEOUS MODEL,模拟了二维、稳态、恒温、带有电化学反应的不可压缩多组分单相流在多孔介质内的层流流动问题,对电池极化曲线的传质和反应过程的影响因素进行了分析,模拟的结果与已有的实验数据是一致的。 本文探讨了改变操作条件和电池的结构参数对电池性能的影响,给出了不同的进口体积分率,进口温度,不同的增湿条件下的模拟结果。还探讨了改变电极的结构参数对极化曲线的影响,给出了改变扩散层孔隙率,扩散层厚度,催化剂层厚度,膜的厚度对极化曲线的影响,指出了一定操作条件下的最佳的设计参数,可供质子交换膜燃料电池的设计参考。 WP=4 本文的研究结果表明,对质子交换膜燃料电池的传质和反应过程进行数值模拟具有重要的意义。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TM911.4

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