近年来，由于环保意识日益升高，人们对新型环保能源的需求日益迫切。质子交换膜电解水制氢技术因其高效灵活及可再生等优点被广泛使用。提高工作电流密度是降低质子交换膜电解池制氢成本的重要措施之一，但在大电流密度下，阳极催化层生成的氧气含量上升，与液态水形成气液两相流，影响电解池内部传质，从而影响电解池性能，因此对质子交换膜电解池大电流密度下气液两相流的研究具有重大的意义。本文利用VOF方法追踪两相界面，分析气泡运动行为。
　　首先建立单流道模型，以氧气单气泡为研究对象，分析流道内的氧气泡运动特性，对比研究多孔输运层(PTL)表面接触角、液态水流速、氧气生成率及孔径尺寸的变化对氧气单气泡在流道中运动特性的影响。结果表明PTL处理为亲水性有助于气泡从孔口脱离，降低PTL表面气体覆盖率，促进反应物到达催化层。增大液态水流速会减小气泡脱离时间及脱离体积，降低PTL表面气体覆盖率及容积含气率，促进气泡排出流道。较大的气体生成速率会增大流道容积含气率和PTL表面气体覆盖率，使两相分布情况复杂化。随孔径增大，气泡脱离体积增大，脱离时间先减小后增加。
　　其次，在单气泡的基础上对单流道内多气泡进行分析，模型中包含催化层及多孔输运层，观察气泡的聚并行为。发现气泡在PTL表面未脱离时会发生聚并现象并粘附在流道下底面，由PTL逸出后在流道内聚并形成大气泡时发生形变，在运动过程中气泡由于表面张力作用趋于球形。
　　最后建立质子交换膜电解池平行流场整场模型，分析流场内两相分布现象，对比研究温度、膜电极面积及PTL结构对两相流的影响。结果表明，由于流体在T型管道的惯性作用，流体倾向沿直线方向(分流歧管方向)运动，而不是流入各分流道(垂直于分流歧管方向)，流场中靠近出口的流道液态水流速较大，气泡易排出，容积含气率及PTL表面气体覆盖率都较低，且没有柱塞流出现。柱塞流运动过程中会扫掠流道，与下游气泡聚并，具有清扫流道的作用，柱塞还有利于降低流道进出口的压降。入口歧管中有气泡产生时，歧管中气体多进入靠近出口位置流道中并产生柱塞。PTL结构孔径大时传输阻力降低，有利于气体排出。