質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的建模與仿真.pdf

1、隨著對清潔能源的需求迅速增長，質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）由于轉(zhuǎn)換效率高、比能量密度高、環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)，被視為一種理想的替代能源技術(shù)。盡管在過去的幾十年里取得了巨大進(jìn)展，質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化仍然有需要克服成本、性能等技術(shù)問題。通過仿真方法，研究物質(zhì)傳輸機(jī)理，優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)，可以有效減少研究和制造成本，是目前質(zhì)子交換膜燃料電池研究中重要手段之一。
　　在 PEMFC的研究中，催化層內(nèi)的物質(zhì)傳遞和化學(xué)反應(yīng)快慢是目前的研究熱點(diǎn)。

2、其中，團(tuán)聚體模型是廣泛采用的復(fù)雜模型。近年來液態(tài)水對電池性能的影響得到了廣泛關(guān)注，但多集中在液態(tài)水對催化層孔隙率的影響，而液態(tài)水對團(tuán)聚體自身的影響卻很少研究。本文引入液態(tài)水對團(tuán)聚體自身結(jié)構(gòu)的影響，建立了一種能更加準(zhǔn)確反映催化層結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的二維、氣液二相變的陰極模型。
　　PEMFC模型計算結(jié)果顯示液態(tài)水在團(tuán)聚體表面形成水膜會阻礙氧氣的擴(kuò)散，并且計算出水膜的厚度，從而導(dǎo)致 PEMFC極化曲線在大電流密度時輸出電壓會快速下降，同時極