空冷金属双极板燃料电池堆

全尺寸三维仿真建模

提出一种包含进出口歧管、膜电极、反应流场和冷却流场的全尺寸空冷金属双极板燃料电池堆,通过非等温多相数值模型揭示堆内传质与性能一致性,为工程优化提供直接参考。

Zhang, Yong · He, Shirong · 江小辉 · Xi, Yang · Zhuo, Wang · Zhang, Shuanyang · Jing, Cao · Fang, Haoyan · Qiming, Li

Applied Energy 2024

参数信息

单电池输出电压
0.66 V
局部电流密度提升
1.6 %
阴极催化层电化学反应速率提升
0.353 %
堆内最高温度降低
1.04 %
水蒸气含量降低
0.38 %

技术优势

能模拟全尺寸堆

模型包含进出口歧管、膜电极、反应流场和冷却流场,直接反映实际电堆的空间分布,而非单电池或简化一维模型。

优化入口降堆温

改变阴极歧管气体入口位置,使堆内最高温度降低1.04%,并减少水蒸气含量0.38%,改善温度均匀性。

逆流提升反应速率

氢气和空气逆流布置使阴极催化层电化学反应速率提高0.353%,改善性能一致性。

高化学计量比增水排热

提高阴极化学计量比可增强质子交换膜含水量,局部电流密度提升1.6%,同时有利于排出废热。

应用场景