文献类型：期刊文章

作　　者：韩启沃[1] 刘永峰[1] 范馨远[1] 裴普成[2] 张璐[1] 姚圣卓[1]

HAN Qiwo;LIU Yongfeng;FAN Xinyuan;PEI Pucheng;ZHANG Lu;YAO Shengzhuo(Beijing Engineering Research Center of Monitoring for Construction Safety,School of Electromechanical and Vehicle Engineering,Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044,China;National Key Laboratory of Intelligent Green Vehicles and Transportation,Tsinghua University,Beijing 100084,China)

机构地区：[1]北京建筑大学机电与车辆工程学院北京市建筑安全监测工程技术研究中心,北京100044 [2]清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室,北京100084

出　　处：《电源技术》

基　　金：国家自然科学基金项目(52376091);北京建筑大学培育项目专项资金项目(X24030);北京建筑大学研究生创新项目(PG2025158)。

年　　份：2025

卷　　号：49

期　　号：7

起止页码：1518-1530

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2023、核心刊

摘　　要：为研究工作温度对PEMFC电化学反应及性能的影响,综合考量工作温度对燃料气体传输及产水行为的影响机制,提出电化学反应(electrochemical reaction,ER)模型,并将其耦合进COMSOL进行多物理场计算。搭建的燃料电池测试系统利用梯度加热实现温度的稳定控制,并借助传感器实时监测温度变化。在进气相对湿度100%下,分别于50、60和70℃进行对比实验与模拟研究,进一步分析工作温度变化对氢气、氧气、氮气及水摩尔分数分布的影响规律。结果表明:在70℃时,ER模型计算值与实验值的最大相对误差为7.90%;在0~600 mA/cm^(2)电流密度范围内,相对误差为0.62%~1.96%。当电流密度超过650 mA/cm^(2),70℃时,PEMFC的最大功率密度为399.73 mW/cm^(2),分别较50和60℃提高9.4%和4.9%。随工作温度升高,PEMFC的输出性能提升,电化学反应速率加快,燃料气体摩尔分数降低,其中氢气摩尔分数最小值由0.579降至0.415,氧气摩尔分数最大值从0.186降至0.146,气体分布更均匀,同时有效改善MEA内部水管理,缓解局部水积聚现象。

关 键 词：燃料电池 电化学 工作温度 电池性能 数值模拟  

分 类 号：TM911]