直接甲醇燃料电池气、液相流动数值模拟

工程热物理学报 , 2008, 29(3): 451-455.

直接甲醇燃料电池气、液相流动数值模拟

李相霖 ^1, , 何雅玲 ^2, , 苗政 ^3, , 李小跃 ^4,

1.西安交通大学能源与动力工程学院,动力工程多相流国家重点实验室,陕西西安,710049

2.西安交通大学能源与动力工程学院,动力工程多相流国家重点实验室,陕西西安,710049

3.西安交通大学能源与动力工程学院,动力工程多相流国家重点实验室,陕西西安,710049

4.西安交通大学能源与动力工程学院,动力工程多相流国家重点实验室,陕西西安,710049

基金项目: 国家自然科学基金(50425620;50629601)

关键词：甲醇燃料电池 , 两相模型 , 气液流动 , 饱和度 , 甲醇串流

SIMULATION OF GAS-LIQUID FLOW IN DIRECT METHANOL FUEL CELLS

本文建立了直接甲醇燃料电池(DMFC)的二维两相模型,并重点研究阳极的两相流动和质量传递.模型考虑甲醇串流现象,定量计算了在不同电流密度下甲醇串流量的大小及其对电池工作性能的影响;模型中提出求解气、液单相流速的方法,并分别研究气、液流速对物质传递和电池性能的影响.定量分析发现:由甲醇串流产生的寄生电势导致实际开路电压值远低于理论值;在大电流密度下扩散层和催化层内的气相体积分数非常大,阻碍了液相燃料向催化层扩散,成为制约电池性能的关键因素;扩散层和催化层内存在气、液两相的反向流动,且气、液相速度分别有利于排出生成气体并推动液体燃料到达催化层;减小多孔介质的扩散率将削弱对流,恶化电池性能.

参考文献

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