質子交換膜燃料電池傳輸現(xiàn)象動態(tài)特征研究

1、武漢理工大學碩士學位論文質子交換膜燃料電池傳輸現(xiàn)象動態(tài)特征研究姓名：張永生申請學位級別：碩士專業(yè)：輪機工程指導教師：詹志剛20071101武漢理工大學碩士學位論文A b s t r a c tP r o t o n e x c h a n g em e I I l b m e f u e lc e l l ( P E M F C ) h a s a l o to f v i r t u e s ，s u c ha s t l i g h

2、p o w e rd e n s i t y , h i g h - e n e r g ye f f i c i e n c y , l o w - t e m p e r a t u r eo p e r a t i o n , f a s ts t a r t - u p a n dz e r o - e m i s s i o n , S Oi t i s t h e m o s tp r o b a b l et o a p

3、p l yi n a u t o m o b i l e ，b u s ，e l e c t r i c a le q u i p m e n t , p o r t a b l ep o w e r a n d s t a t i o n a r y p r o d u c t ，a n di th a s a v e r y9 0 0 d f o r e g r o u n d ．B u tt h ea c t u a lf u e

4、 lc e l li si nt h e r e s e a r c hs t a g e ，a n ds o m e o f c r i t i c a lq u e s t i o n sa r a n ' td i s s o l v e d ．T h e p a p e r f o c u s e so n t h e t r a n s f e rp h e n o m e n a i n s i d et h e f

5、 u e lc e l la n ds t u d i e st h ed y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c so f P E M F C w i t hC F D s o f t w a r eF l u e n t ．T h et r a n s i e n t e q u a t i o n so fP E M f u e l c e l l w e r e d e s c r i b

6、 e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n ，i n c l u d i n g t h ef l u i df l o w i n g ，g a sd i f f u s i o n ，e l e c t r o c h e m i s t r y r e a c t i o n ，w a t e rt r a n s f e r r e d ，a n dS Oo n ．AS i n g l es

7、 t r a i g h tc h a n n e lm o d e lW a s b u i l d e da n d m o d e l e di nt h eP E M F Cm o d u l eo f t h eF l u e n ts o f t w a r e ，t h ei n f l u e n c eo f c u r r e n td e n s i t ya n d r e l a t i v eh u m i

8、d i t yo f r e a c t a n tg a s e so nt h ed y n a m i ct r a n s p o r to f w a t e ri nm e m b r a n eW a ss t u d i e d ．T h er e s u l t s h o w st h a tt h e h y d r a t i o np r o c e s so fm 鋤b r a n et a k e sa b

9、 o u tl O st or e a c ht h es t e a d ys t a t e ；c u r r e n t d e n s i t yt a k e s a b o u tl O st or e a c hs t e a d ys t a t e i n t h e h y d r a t e dp r o c e s so f m a m b r a n e ，w h i l e i tt a k e sa b o

10、 u t 4 0 s i nt h e d e - h y d r a t e dp r o c e s s ．T h e n ，a t y p i c a l s e r p e n t i n e f l o w —f i e l d m o d e l W a sb u i l d e d a n d t h e d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c s o ft h e t r a n

11、 s f e rp h e n o m e n ai n P E M F C w e r es t u d i e d b yc o n s i d e r i n gd i f f e r e n to p e r a t i n gp a r a m e t e r sa n ds t r u c t u r a lp a r a m e t e r s ．I ti n d i c a t e st h a tf o ra f u

12、e lc d lw i t h5 ．0 6 c m 2a c t i v ea r e a , t i m e o f h y d r o g e n t o r e a c hs t e a d y s t a t ei sO ．5 —O ．7 sa n dt h a to f o x y g e ni sO ．3 - - 0 ．5 s ；b u tt i m eo fw a t e r i nm e m b r a n et or

13、e a c hs t e a d ys t a t e i sm u c hl o n g e r , a b o u t l O s ．、t , V h e n s t o i c h i o m e t r yi s g r e a t e rt h a no n ea n dt h e r e l a t i v eh u m i d i t yo fr e a c t a n t g a s e si s b i g g e r

14、 , c u r r e n td e n s i t yj u m p s ，t h ei n c r e a s e o fw a t e rc o n c e n t r a t i o nm a k e s ad e c r e a s ei no x y g e n c o n c e n t r a t i o n ，w h i c hi sj u s tt h e r e a s o no ft h e o v e r s

15、 h o o t b e h a v i o ro f c u r r e n td e n s i 夠P a r a m e t r e s s u c ha s s t o i c h i o m e t r y , o p e r a t i n gt e m p e r a t u r ea n d t h et h i c k n e s s o f m e m b r a n e a l la f f e c tt h e

16、o v e r s h o o to f c u r r a n td e n s i t y ,t h em a g n i t u d eo f o v e r s h o o t ／u n d e r s h o o td e c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo f s t o i c h i o m e t r y ,o p e r a t i n gt e m p e r a

17、t u r ea n d t h i c k n e s so f m e m b r a n e ．T h e t e s tr e s u l t ss h o w t h a tt i m eo fc u r r e n t d e n s i t yt o r e a c hs t e a d y s t a t e i s t h r e e t i m e so ft h em o d e l i n g r e s u l