化工学报
化工學報
화공학보
JOURNAL OF CHEMICAL INDUSY AND ENGINEERING (CHINA)
2005年
6期
1081-1085
,共5页
孙红%郭烈锦%刘洪潭%张广升
孫紅%郭烈錦%劉洪潭%張廣升
손홍%곽렬금%류홍담%장엄승
质子交换膜(PEM)%燃料电池(FC)%水迁移%数学模型
質子交換膜(PEM)%燃料電池(FC)%水遷移%數學模型
질자교환막(PEM)%연료전지(FC)%수천이%수학모형
质子交换膜的水含量及水和质子的迁移对PEM燃料电池的性能具有重要影响.提出了一个稳态两相流数学模型,用以研究质子交换膜中的水迁移和水含量及其与质子传递阻力的关系.模型耦合了连续方程、动量守恒方程、物料守恒方程和水在质子交换膜中的传递方程.通过与实验数据对比,验证了模型的有效性.分析模拟结果发现,当电流密度相同时,沿气体流动方向,质子交换膜中水的电渗拉力系数、反扩散系数和水力渗透系数逐步增大,而水的净迁移系数逐步减小;同时,质子交换膜的含水量增加,质子传递阻力逐步下降;增大电池的操作压力,电渗拉力系数、反扩散系数、水力渗透系数、水净迁移系数和质子膜的含水量增加,而质子传递阻力下降,使燃料电池的性能得到了提高.
質子交換膜的水含量及水和質子的遷移對PEM燃料電池的性能具有重要影響.提齣瞭一箇穩態兩相流數學模型,用以研究質子交換膜中的水遷移和水含量及其與質子傳遞阻力的關繫.模型耦閤瞭連續方程、動量守恆方程、物料守恆方程和水在質子交換膜中的傳遞方程.通過與實驗數據對比,驗證瞭模型的有效性.分析模擬結果髮現,噹電流密度相同時,沿氣體流動方嚮,質子交換膜中水的電滲拉力繫數、反擴散繫數和水力滲透繫數逐步增大,而水的淨遷移繫數逐步減小;同時,質子交換膜的含水量增加,質子傳遞阻力逐步下降;增大電池的操作壓力,電滲拉力繫數、反擴散繫數、水力滲透繫數、水淨遷移繫數和質子膜的含水量增加,而質子傳遞阻力下降,使燃料電池的性能得到瞭提高.
질자교환막적수함량급수화질자적천이대PEM연료전지적성능구유중요영향.제출료일개은태량상류수학모형,용이연구질자교환막중적수천이화수함량급기여질자전체조력적관계.모형우합료련속방정、동량수항방정、물료수항방정화수재질자교환막중적전체방정.통과여실험수거대비,험증료모형적유효성.분석모의결과발현,당전류밀도상동시,연기체류동방향,질자교환막중수적전삼랍력계수、반확산계수화수력삼투계수축보증대,이수적정천이계수축보감소;동시,질자교환막적함수량증가,질자전체조력축보하강;증대전지적조작압력,전삼랍력계수、반확산계수、수력삼투계수、수정천이계수화질자막적함수량증가,이질자전체조력하강,사연료전지적성능득도료제고.
