相对湿度对PEMFC加载过程中动态响应的影响分析

摘要：

为研究电流阶跃变化过程中相对湿度对质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态性能的影响,提出动态传热(DHT)数值模型.该模型考虑了相对湿度和阶跃电流对输出电压的影响,揭示出电流阶跃变化条件下相对湿度对质子交换膜(PEM)内水含量和电流密度分布的响应规律.通过自定义函数(UDF)将DHT模型导入Fluent软件并应用有限体积法进行计算;对工作温度60℃、负载电流的加载幅值5 A、阴极相对湿度100％、阳极相对湿度50％和100％条件下的PEMFC动态响应性能进行了评价;并将通过DHT模型得到的极化曲线和输出电压响应结果与实验数据进行了比较.结果表明:当阴极相对湿度为100％,阳极相对湿度100％的输出电压及最大功率密度优于50％相对湿度;阳极相对湿度为100％时,DHT模型与实验所得极化曲线间误差为2.18％;电流密度的分布与PEM膜内水含量和阳极侧气体加湿程度有关,阳极侧相对湿度提高,跨膜的电流密度分布均匀性下降;当阳极侧相对湿度为50％、100％时,加载前后膜内水含量分布的极差值分别为2.9和3.1 kmol/m3、3和4.2 kmol/m3.

关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC)、动态传热(DHT)、动态响应、相对湿度、电流密度分布

所属期刊栏目：14

分类号：U473.4

资助基金：汽车安全与节能国家重点实验室开放基金课题;北京市建筑安全监测工程技术研究中心研究基金资助课题

在线出版日期：2023-03-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：89-97