质子交换膜燃料电池多孔介质中水的两相迁移
孙红1,2,郭烈锦1,刘洪潭1,3,张广升1
(1.西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，710049,西安；2.沈阳建筑大学交通与机械工程学院，110168,沈阳；3.迈阿密大学机械与航空工程系，FL33124,美国迈阿密）
摘要:在混合流动模型的基础上，建立了一个新的二维两相流模型来研究质子交换膜燃料电池内水分的传递规律和分布状态，在该模型中，催化剂层作为一个有厚度的实体包含在电极中.模型耦合了质子交换膜燃料电池电极中的流动方程.组分方程、催化剂层和质子交换膜中的电势和电流密度分布方程，可以应用在质子交换膜燃料电池的阴极，也可以使用在阳极.同时，模型还考虑了相变引起的液相和气相间的动量变化，重点模拟了水分在燃料电池的阴极、阳极和质子交换膜中的传递规律及其分布状态.模拟结果显示：升高加湿温度、提高电流密度和降低电池温度都会使电池质子膜中的水分含量增大，质子传导率升高，也会使阴极中液态水含量增加，阴极浓差极化加剧.
关键词:燃料电池；质子交换膜；两相流模型；电流密度
中图分类号:TK91文献标识码:A文章编号:0253-987X(2005)11-1177-05