基于樹狀分形流場的質子交換膜燃料電池性能分析.pdf

1、隨著大眾對環(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，質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用于潛艇動力、便攜設備能源及汽車燃料等。
　　流場板是構成質子交換膜燃料電池的重要部分之一，主要起著傳遞反應氣體，排出生成物的作用。其中流場的幾何形狀設計是制備流場板的關鍵因素之一，合理的流場設計可以部分提升質子交換膜燃料電池性能。為改善典型流場性能，本文將仿生學原理及樹狀分形理論引入流場設計中，建立基于樹狀

2、分形的流場幾何形狀，希望能改善典型流場的傳質特性，增大質子交換膜的利用率，減低質子交換膜燃料電池運行時的外部能量損失。本文的主要工作如下:
　　1、建立基于樹狀分形的對稱及不對稱交指型流場質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作比較。通過分析三種交指型流場的極化曲線、氫氣分布、電流密度分布及質子交換膜上的水熱分布，得出基于樹狀分形的不對稱交指型流場性能優(yōu)于其余兩種流場。將不對稱的幾何設計引入基于樹狀分形的平

3、行流場設計中，并在相同的操作條件下模擬兩種平行流場的性能，可知不對稱的幾何設計對于改善基于樹狀分形的平行流場性能的作用并不明顯。
　　2、改變質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稱流場質子交換膜燃料電池為例，通過改變其加濕條件、擺放位置及通入陰極氧化劑類型和入口質量流量來分析質子交換膜燃料電池極化曲線及傳質特性的變化，得出適當?shù)墓ぷ鞑僮鳁l件。
　　3、通過制備基于樹狀分形的不對稱交指型流場質子