质子交换膜燃料电池双极板流场模型实验研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。质子交换膜燃料电池双极板流场模型实验研究　　摘要：针对质子交换模燃料电池，在不同供气量下，对不同结构的进气腔、不同流道截面形状的直行流道双极板进行模型实验，结果表明：在相等过流断面情况下，U形截面槽道压力降小于矩形截面槽道，流场特性优于矩形横截面；实验结果与相同条件下的数值模拟结果吻合，数值模拟结果还显示U形横截面流道中气体扩散到扩散层

2、的质量要远远大于矩形横截面流道，流道中气体利用率高。��　　关键词：质子交换模燃料电池；双极板；槽道截面形状；压力降；模型试验��　　中图分类号：TN文献标志码：A文章编号：1671-7953(XX)03-0085-03　　为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心

3、校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　质子交换模燃料电池(PEMFC)是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效(50-70％)、环境友好地转化为电能的发电装置。双极板是燃料电池关键部件之一，它负责分配FC所需燃料和氧化剂，其流场特性直接影响燃料电池的性能。燃料电池中双极板的流道设计不合理不但会影响电池的发电性能，而且会影响燃料电池运行的稳定可靠性及寿命。理想的燃料电池双极板流场设计应该使整个导流场中的燃料氢与空气中的氧高效、均匀的传向质子交换模，而且又可以将电极反应生成

4、的产物水及时带出，否则，将导致整个双极板的电流密度、功率密度和发热量分布的不均匀，可能造成局部过热、失水等等；而有的地方又因为反应生成的水不能及时排出，使反应剂难于接近催化剂，即出现“水淹现象”。对电池来讲，气体分布的均匀与否将直接影响到电池的运行性能，双极板槽道的设计将直接影响到电池的整体性能。单从气体分配的角度看，槽道中的流动阻力越小越好。　　　　1实验模型及测试系统　　　　�ツ壳爸首咏换荒と剂系绯刂饕�采用外进气的方式给电池堆供气，气体利用率是衡量燃料电池性能一个重要参数。由于燃料电池堆的外形尺度在实际应

5、用中有相应要求，因而单片双极板的厚度，或者说双极板的槽道深度受到限制。为了便于分析，本实验模型将不同形状的槽道设计成过流断面面积相等，即不改变槽道深度，固定为，横截面积取��2，槽道长度取360mm。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一

6、到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　�ナ笛槟Ｐ土礁觯壕匦谓孛娌鄣篮�U形截面槽道直行流道双极板，截面形状和尺寸如图1和2所示。气腔室形式以及压力测量点的位置布置见图2。测试系统示意图见图3：空气经微型压缩机和减压阀，在经过流量计向进气腔供气再进入模型双极板中截面形状和大小相同的三条流道，然后经槽道出口排入大气。微压传感器测量压力差，经计算机采集系统采集压力输出结果。��　　�ゲ捎�Honeywell公司生产的DC001NDR5微压传感器，其补偿温度为0-50℃，超低压检测达“1”水柱。　　　　2

7、实验结果分析　　　　�ナ匝檎攵圆煌�横截面形状槽道双极板，不同形状进气腔，相同供气量、相同槽道深度的情况下，试验得到不同位置的压力分布。　　　　　　　　流道截面形状对压力降的影响　　�ピ谙嗤�供气量、相同进气腔的情况下，比较不同横截面的压力降。通过微型压力传感器的测量，计算机采集系统的处理，可分别得到U形横截面形状和矩形横截面形状的压力分布，比较两种横截面的压力分布得到U形横截面的槽道压力降小于矩形横截面的压力降。把两者的压降绘制在一起如图4所示。��为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们

8、不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　另外，数值模拟除了分析两种横截截面压力降外，还模拟出了两种横截面流道在通过流道流