试析质子交换膜燃料电池传质传热的数值模拟

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1、北京化工大学硕士学位论文质子交换膜燃料电池传质传热的数值模拟姓名：张健申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张政2003.2.24jl：裳化工犬掌司E曩?麟镧：论文矮子交接骥燃料电池传臻掩热的数值模拟摘要(质子交换膜燃料电池(PEMFC)熊鼹转化率高，环境友好，设计淼佟简单，霹室潺快速鏖动，基戒海燃瓣逛漶研究中的主流。壶予入钔辩邀漉蠹部懿蒋矮和反鹰过程对邀漶性戆的影噙还缺乏清楚的认识，并凰进行燃料电池的运行实骏代价昂贵，时间较长，所以对凌予交羧貘燃粒毫渣蠢游麓键缓秘反疲避麓遴行数蘧模揪舆有夔要靛王程寝耀徐毽

2、弱瑷谂意义。?i本文使用CFX4．3内部集成的多流体模型的简化模型，HOMOGENEOUSMODEL，模拟Y---维、稳态、垣涅、鬻礴电化学反残静不霹压缩多组分纂攘流在多魏介袋肉瓣层流流动疑遂，怼电池辍讫麴线的话质秘发廒过程盼影嚷瀚索避行了分橱，摸拯憋结果与融有的实验数据是一致的。零文探讨了改变操作条件帮电池的结稳参数对毫澄憔缝豁影确，绘出了不同懿进糙棒授分率，遂霹溢艨，不犀薛增湿条件下豹模拟结果。还探讨了改变电极的结构参数对极化曲线的影响，给出了改变扩教鼷魏踩率，扩散鼷潭度，摧隹：粼层箨度，膜鲍浮度辩辍讫蘧线

3、戆影响，指出了一定撩侔条斧下豹激佳熬设计参数，霹禊覆子变换麟燃料电池的设计参考。-I．北京化工大学硕士掌位论文厂f本文的研究结果表明，对质子交换膜燃料电池的传质和反应过程进行数值模拟具有重要的意义。7／一7关键词：质子交换膜燃料电池，数值模拟，质量传递，极化曲线，-Itj匕索化工大掌硕士掌饿论文NumericalSimulationofMassTransferandConductionofProtonExchangeMembraneFuelCellABSTRACTProtonexchangemembranefu

4、elcell(PEMFC)hasbecomethemajortypeoffuelcellsforitshigh-energyefficiency,pollution—freecharacteristics，simplicityindesignandoperation，andlowoperationtemperature．Sincetheexperimentalstudyofdevelopingagoodfuelcellisexpensive，thenumericalsimulationbasedonCFDhas

5、becomeanimportanttooltoexposetherelationshipbetweenthecellperformanceandthecellstructureparametersandtheoperationconditions．Inthispaper,theHOMOGENEOUSMODEL，whichisasimplifiedmodelofmulti—fluidsmodelintegratedinCFX4．3software，isusedtOsimulate2-D，single-phase，

6、isothermal，steadyandlaminarflowcoupledwithaelectrochemistryreactioninporousmediatostudytheperformanceofPEMFC．Thepaperanalyzes，atfirst,theeffectsofthetransportandreactionprocessonthepolarizationcurveofthecell．Thecalculationresultsareinconsistentwithpublishede

7、xperimentaldata。Thepaperdiscusseseffectsofsomeoperationconditionsontheperformanceoffuelcellsbasedonthesimulationresults，includinginlet氆l-；I匕京化工大学硕士学位论文volumefraction，inlettemperatureandhumidifiedconditions，Thepaperalsodiscusseseffectsoftheelectrodestructurep

8、arameter,includingdiffuserporosity,diffuserthickness，catalystthicknessandmembranethicknessonthepolarizationcurve．Itgivesoptimaldesignparameterinacertainconditionandprovidestheoreticalevidencefor