質(zhì)子交換膜燃料電池?cái)U(kuò)散層實(shí)驗(yàn)及模型研究.pdf

1、擴(kuò)散層作為質(zhì)子交換膜燃料電池的一個(gè)重要組成部分，對(duì)燃料電池內(nèi)部水平衡有著極大的影響，在電流密度較大的情況下，電池反應(yīng)將產(chǎn)生大量的水，若液態(tài)水不能及時(shí)經(jīng)由擴(kuò)散層從電池中排出，則將阻塞反應(yīng)氣體流道，造成催化劑層水淹，使電池性能急速下降。 由于實(shí)際電池中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，傳熱傳質(zhì)復(fù)雜，因此，本文將碳紙擴(kuò)散層從電池單體中獨(dú)立出來，僅對(duì)液態(tài)水在碳紙多孔介質(zhì)中的傳輸進(jìn)行了可視化的實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)將三種流場(chǎng)板對(duì)排水性能的影響進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，

2、碳紙的平均孔徑對(duì)液態(tài)水穿透有著重要影響；蛇型流道最有利于液態(tài)水從電池中排出。 為了對(duì)比不同擴(kuò)散層在實(shí)際電池中的性能影響，因此同時(shí)在質(zhì)子燃料電池單電池中使用不同的碳紙擴(kuò)散層進(jìn)行了電池性能實(shí)驗(yàn)，從而研究擴(kuò)散層的排水效果在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)電池性能影響權(quán)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用具有微孔層并經(jīng)過疏水處理的碳紙擴(kuò)散層的電池總體性能比無微孔層未經(jīng)疏水處理的碳紙擴(kuò)散層較好。同時(shí)在電流密度低的情況下，使用具有較低排水性的碳紙擴(kuò)散層的電池性能較好，而在電