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本期CEVE规程内容：天津大学国家工程重点实验室秦彦周教授等人于2020年3月公开颁发论文“Numerical and experimental investigation of baffle plate arrangement on proton exchange membrane fuel cell performance”。这篇论文提出了在质子交换膜燃料电池进气流场内加入梯形挡板的想法，通过三维数值模拟与试验验证，证实了在质子交换膜燃料电池进气流场内加入梯形挡板可以改良反应物在多孔介质层中散布不均的情况，而且这种结构还可以有效的去除电池中因电化学反应积累发生的水。终极验证了反应物散布和水治理对于质子交换膜燃料电池的性能至关重要的概念。 图1为本文提出的加入挡板的单通道燃料电池三维模子，其中图1（a）为在阴极氧气进气流场中加入梯形挡板的三维结构图。图1（b）为在阴极氧气进气流场中加入的4组梯形挡板的两种安插形式，其中一种为平行对称放置，别的一种为交织放置。图1（c）为燃料电池的截面图。通过图1可以清楚的知道本论文燃料电池模子的内部结构。 图1.单通道燃料电池结构图：(a)燃料电池内部结构(b)阴极流场挡板位置(c)电极横截面 为了探究本文提出的想法，本文制作了三种阴极流场结构的石墨极板进行试验验证，其中别离为未添加挡板的普通平行流场、添加平行对称挡板的流场和添加交织挡板的流场。 图2.质子交换膜燃料电池阴极流场结构图：(a)未添加挡板的普通平行流场 (b)添加平行对称挡板的流场 (c)添加交织挡板 在其他条件不变的情况下，通过对这三种石墨极板进行试验，然后把三组实验数据拿来对照分析。图3为三种流场的燃料电池的极化曲线，当电池运行温度和进气温度为750C，进气湿度为100%时，我们通过图3可以看到放置挡板的两种流场结构的输出功率要高于未放置挡板的普通流场结构，其中交织放置挡板的结构输出功率最高，这也证实了在阴极流场中放置挡板可以有效进步燃料电池输出功率。 图3.三种流场结构的极化曲线 然后作者针对这两种挡板分歧放置的流场结构进行了更加深入的分析，图4为当电池电压为0.6V时，气体分散层与催化层交界界面中的氧气浓度值。从图中可以看出随着流场进气偏向，挡板交织放置的氧气含量曲线下降速率比挡板平行对称放置的慢，说了然挡板交织放置的电池反应物散布更均匀，不会造成局部反应过剧烈，致使部分区域反应物不足、电池内部温差过大等问题。 图4.在分歧流场电池电压为0.6V时，GDL/CL界面中的O2浓度：（a）O2浓度采样线示意图（b）通道内分歧区域的O2 图5为当电池电压为0.6V时，气体分散层与催化层交界界面中水的体积分数值。从图中可以看出挡板交织放置结构流场内含水量要低于挡板平行对称放置的结构，证实了挡板交织放置的结构比平行放置的结构除水性更强，可以有效去除流场内过剩的水，可以避免电池发生水淹现象。 图5.在分歧流场电池电压为0.6V时，GDL/CL界面中的水的体积分数 终极得出结论，本文提出的阴极流场放置挡板可以更好地引导反应气体在多孔电极中的对流活动，其中挡板交织放置这种结构综合性能最佳，具有最大的输出功率、最均匀的反应物散布以及最好的排水性能。证实了阴极流场中挡板的加入可以有效的进步质子交换膜燃料电池的性能。 (本文引自天津大学国家工程重点实验室秦彦周教授公开颁发论文“Numerical and experimental investigation of baffle plate arrangement on proton exchange membrane fuel cell performance”) 原文参考： https://sci-hub.tw/10.1016/j.jpowsour.2020.228034 下期出色内容，敬请关注“中国新能源汽车评价规程”！ 本文来源【新能源汽车评价规程】版权归原作者所有 |
