燃料電池多孔介質(zhì)增濕器的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池是一種高效、無污染的動(dòng)力源,燃料電池工作過程中排氣為由水蒸氣、氮?dú)?、氧氣等組成的混合氣體,沒有任何污染;和其他動(dòng)力裝置相比,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率更高。因此,燃料電池汽車被認(rèn)為是具有廣泛競(jìng)爭(zhēng)力的新能源汽車。在質(zhì)子交換膜燃料電池中,質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率對(duì)其性能有著重要的影響。而質(zhì)子交換膜的含水量直接決定了其質(zhì)子傳導(dǎo)率的大小。如果反應(yīng)氣體未加濕,會(huì)造成膜脫水,導(dǎo)致歐姆損失增大并可能造成交換膜損壞。而加濕過度,也會(huì)由于水淹

2、等原因造成燃料電池的性能惡化。所以,對(duì)燃料電池加濕器和加濕方法的研究,一直是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的熱點(diǎn)。
　　本文研究一種使用多孔介質(zhì)板的燃料電池增濕器,利用多孔介質(zhì)板直接將高溫高濕的燃料電池排氣中的水分傳遞給供給空氣進(jìn)行加濕,從而可省略給燃料電池供給空氣進(jìn)行增濕用的外部裝水裝置,從而簡(jiǎn)化了燃料電池系統(tǒng)。但是增濕過程的機(jī)理和各個(gè)參數(shù)對(duì)過程的影響效果尚不明確,因此我們通過建立理論模型,進(jìn)行模擬分析,并結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn),來研究透過多孔介質(zhì)板的水

3、分傳遞過程。
　　本文建立了以多孔介質(zhì)的毛細(xì)壓力為驅(qū)動(dòng)力的水分移動(dòng)理論模型,以多孔介質(zhì)的飽和度和流體的含濕量為變量,對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行了理論分析。在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了模擬計(jì)算,分析了孔隙率、滲透率、導(dǎo)熱系數(shù)、流道內(nèi)流體的溫度,含濕量,流速對(duì)透過多孔介質(zhì)板的水分和熱量移動(dòng)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,多孔介質(zhì)孔隙率、滲透率對(duì)多孔板內(nèi)飽和度分布的影響不大,因此對(duì)水分移動(dòng)的影響不明顯。提高多孔介質(zhì)板的導(dǎo)熱系數(shù)可以提高通過多孔介質(zhì)板的水分傳遞