基于樹狀分形流場(chǎng)的質(zhì)子交換膜燃料電池性能分析.pdf

1、隨著大眾對(duì)環(huán)境的重視，新型低污染能源逐步替代了傳統(tǒng)能源并快速發(fā)展起來(lái)，質(zhì)子交換膜燃料電池作為一種高效、環(huán)境友好型能源被廣泛應(yīng)用于潛艇動(dòng)力、便攜設(shè)備能源及汽車燃料等。
　　流場(chǎng)板是構(gòu)成質(zhì)子交換膜燃料電池的重要部分之一，主要起著傳遞反應(yīng)氣體，排出生成物的作用。其中流場(chǎng)的幾何形狀設(shè)計(jì)是制備流場(chǎng)板的關(guān)鍵因素之一，合理的流場(chǎng)設(shè)計(jì)可以部分提升質(zhì)子交換膜燃料電池性能。為改善典型流場(chǎng)性能，本文將仿生學(xué)原理及樹狀分形理論引入流場(chǎng)設(shè)計(jì)中，建立基于樹狀

2、分形的流場(chǎng)幾何形狀，希望能改善典型流場(chǎng)的傳質(zhì)特性，增大質(zhì)子交換膜的利用率，減低質(zhì)子交換膜燃料電池運(yùn)行時(shí)的外部能量損失。本文的主要工作如下:
　　1、建立基于樹狀分形的對(duì)稱及不對(duì)稱交指型流場(chǎng)質(zhì)子交換膜燃料電池模型，在相同的操作條件下，與典型的交指型流場(chǎng)作比較。通過(guò)分析三種交指型流場(chǎng)的極化曲線、氫氣分布、電流密度分布及質(zhì)子交換膜上的水熱分布，得出基于樹狀分形的不對(duì)稱交指型流場(chǎng)性能優(yōu)于其余兩種流場(chǎng)。將不對(duì)稱的幾何設(shè)計(jì)引入基于樹狀分形的平

3、行流場(chǎng)設(shè)計(jì)中，并在相同的操作條件下模擬兩種平行流場(chǎng)的性能，可知不對(duì)稱的幾何設(shè)計(jì)對(duì)于改善基于樹狀分形的平行流場(chǎng)性能的作用并不明顯。
　　2、改變質(zhì)子交換膜燃料電池的操作條件，考察其工作性能。主要以基于樹狀分形不對(duì)稱流場(chǎng)質(zhì)子交換膜燃料電池為例，通過(guò)改變其加濕條件、擺放位置及通入陰極氧化劑類型和入口質(zhì)量流量來(lái)分析質(zhì)子交換膜燃料電池極化曲線及傳質(zhì)特性的變化，得出適當(dāng)?shù)墓ぷ鞑僮鳁l件。
　　3、通過(guò)制備基于樹狀分形的不對(duì)稱交指型流場(chǎng)質(zhì)子