PEM燃料电池气体扩散层微观结构中交叉流的数值模拟研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ashwgs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
如何有效地利用阴极反应生成的水和加湿的反应气体对膜进行适当的水合作用,并及时地排出阴极液态水,是提高质子交换膜燃料电池性能的关键。作为气体扩散层中一种典型的流动形式,交叉流能够有效地排出阴极液态水。同时,由于气体扩散层的疏水处理工艺,会导致其表面的接触角分布不均匀。交叉流以及非均匀接触角对气体扩散层微观结构中液态水的传输过程均有影响,目前,与此相关的研究还很少。本研究基于已经开发的气体扩散层真实微观结构的重建模型和VOF方法,建立了一个三维、两相流瞬态模型,研究接触角(固定和渐变)、压力差(毛细压力)对交叉流在气体扩散层微观结构中传输特性的影响。研究结果表明,交叉流在气体扩散层的传输过程中,会先通过一些容易渗透的孔隙,形成“毛细指进模式”;然后越来越多的液态水侵入到气体扩散层中,填满其余的大部分孔隙,形成“稳定传输模式”。研究证实,对液态水的传输模式来说,压力差比接触角具有更显著的影响。较高的压力差和较小的接触角能够加快液态水的侵入过程,使交叉流动过程达到稳定状态所需的时间缩短;对于渐变接触角工况,在垂直于流道方向的不同横截面上,气体扩散层表面的接触角也不相同。在这些截面上,交叉流的传输特性与其在相对应的固定接触角工况下具有相同的变化规律;对于交叉流在气体扩散层中的整个传输过程,渐变接触角工况与其相对应的固定接触角中间值工况下的变化规律相似。当交叉流的传输过程接近结束时,达到规定的稳定状态。在稳定状态下,毛细压力(压力差)随液态水体积分数的增加而增大,这个趋势在液态水体积分数较大的时候更加明显;在稳定状态下,气体扩散层中液态水的质量流量与压力差呈正比例,且当接触角较小时,气体扩散层中液态水的质量流量更高。总体来说,对于渐变接触角及其相对应的固定接触角中间值的工况,压力差对交叉流稳态传输特性的影响规律相似。
其他文献
近年来,重庆市万州区委党校充分发挥理论宣讲主阵地作用,在理论宣讲工作方面进行了积极的探索,取得了明显成效,为广大党员干部群众学习贯彻马克思主义中国化最新成果和中央大
中国特色社会主义理论的建立和发展,是在中国共产党带领中国人民经历了新民主主义革命不怕牺牲而建立了新中国,经历了中国特色社会主义建设的不断探索和改革开放的不断创新才
为应对能源危机、环境恶化以及全球气候变暖等越来越严峻的环境形势,在寻求可替代常规化石燃料的同时,如何走中国特色的可持续发展道路成为社会热点问题。随着我国经济的蓬勃
基于课题组提出的喷射式有机朗肯循环,本文对亚临界、跨临界和超临界下的喷射式有机朗肯循环进行循环和工质的热力学研究。针对亚临界喷射式有机朗肯循环(EORC),以净输出功和
江户时期东渡赴日的唐人以从事贸易活动的唐船商人为主体,他们以唐馆为活动中心,在日本社会通过日常生活和节庆习俗进行着潜移默化的中国文化传播.同时还有为数众多随唐商船
该文以火灾可能发生的实际情况为物理背景,采用计算机模拟的方法,对水平纤维质填充床内的阴燃进行了分析,进行了以下几个方面的主要工作:1、建立了三步全局反应的 物理模型及
近年来磁共振设备及成像技术高速发展[1],扩散加权图像的量化分析在临床诊断上也得到越来越多的应用。通过对组织扩散系数的分析可以对疾病的诊断、治疗、预后做出预测。图像
三维人脸建模及动画技术是计算机图形学研究的一个热点,已经在虚拟现实、人机交互、网络会议、影视制作、游戏娱乐、辅助教学、医学美容等众多领域内都有广泛的实际应用。人脸
以整理研究台海文献和琉球、日本文献史料著称的福建师范大学闽台区域研究中心, 近来又推出力作, 由该中心谢必震教授主编、吴巍巍研究员副主编的六卷本《图说福建海上丝绸之
期刊