【摘 要】
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燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化.该
【机 构】
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清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室; 伦敦大学学院机械工程系; 清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室燃烧能源中心;
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2018YFB0105403);北京市科学技术委员会项目(Z181100004518004);国家重点研发计划项目(面向重型载货车用燃料电池发动机集成与控制)
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燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化.该文采用多松弛时间格子Boltzmann高密度比多相模型,模拟了高电流密度工况下燃料电池流道和扩散层孔隙尺度下水的输运过程,分析了扩散层中雷诺数大小和波浪形流道角度、以及扩散层中开孔形状和位置对燃料电池水管理的影响.结果表明:对扩散层以及流道的形状进行协同优化可以更有效地提高燃料电池的排水速率;同时发现扩散层中水开始排出的时刻随着雷诺数的增加而减小,而与波浪形流道角度、开孔形状以及位置无关.该文针对锥孔型扩散层和波浪形流道的优化对未来的燃料电池在高电流密度下的水管理优化设计具有指导意义.
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