基于对称蛇形流场的PEMFC双极板流道尺寸优化

文档摘要：基于对称蛇形流场双极板,采用中心复合试验设计方法,以双极板流道结构参数为优化变量,以质子交换膜燃料电池(PEMFC)最大功率密度和双极板流道进出口压差为目标,通过试验设计和数值模拟的方法研究了基于最优对称蛇形流场尺寸的PEMFC的内部流动特性和电化学性能,并与优化前比较.优化设计结果表明,对最大功率密度和压差影响最大的因素分别为双极板流场直线型流道宽度和流道深度;当辅助流道宽度为1mm,脊宽为1.4mm时,直线型流道宽度的最佳取值范围为1.14～1.68mm,流道深度的最佳取值范围为0.9～1.51mm.在相同条件下,双极板流道优化后对称蛇形流场PEMFC最大功率密度为0.662W/cm2,相比于优化前的最大功率密度(0.601W/cm2)提高了10%.

Abstract：Basedonthesymmetricserpentineflowfieldbipolarplate,thedesignmethodofcentralcompositeexperimentswasadopted,withthebipolarplateflowchannelstructuralparametersastheoptimizationvariables,andthemaximumpowerdensityofthePEMFCandthedifferentialpressurebetweentheinletandoutletofthebipolarplateflowchannelastheobjectives.Theinternalflowchar-acteristicsandelectrochemicalpropertiesofPEMFCbasedontheoptimalsymmetricserpentineflowfielddimensionswereinvestigatedbymeansofexperimentaldesignandnumericalsimulation,andcomparedwiththeunoptimizedflowfield.Theoptimizationdesignresultsshowthatthegreatestin-fluencefactorsonthemaximumpowerdensityandthedifferentialpressurearethelinearflowchan-nelwidthanddepthofthebipolarplateflowfield,respectively.Whentheauxiliaryflowchannelwidthis1mmandtheridgewidthis1.4mm,theoptimalrangeoflinearrunnerwidthis1.14-1.68mmandtheoptimalrangeofflowchanneldepthis0.9-1.51mm.Underthesameconditions,themaximumpowerdensityofthesymmetricserpentineflowfieldPEMFCwiththeoptimizedbipolarplateflowchannelis0.662W/cm2,whichis10%higherthanthat(0.601W/cm2)oftheunoptimizedflowchannel.

作者：冯一帆  李洋  韦彦强  赵嘉平  储俊  谈金祝Author：FENGYifan  LIYang  WEIYanqiang  ZHAOJiaping  CHUJun  TANJinzhu
作者单位：南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211816
刊名：电源技术 ISTICPKU
Journal：ChineseJournalofPowerSources
年，卷(期)：2024, 48(6)
分类号：TM911.4
关键词：质子交换膜燃料电池  对称蛇形流场  双极板  中心复合试验  尺寸优化  
Keywords：protonexchangemembranefuelcell  symmetricserpentineflowfield  bipolarplates  cen-tralcompositeexperiment  sizeoptimization  
机标分类号：TM911.48TH122U416.223
在线出版日期：2024年7月9日
基金项目：国家自然科学基金基于对称蛇形流场的PEMFC双极板流道尺寸优化[
期刊论文]  电源技术--2024, 48(6)冯一帆  李洋  韦彦强  赵嘉平  储俊  谈金祝基于对称蛇形流场双极板,采用中心复合试验设计方法,以双极板流道结构参数为优化变量,以质子交换膜燃料电池(PEMFC)最大功率密度和双极板流道进出口压差为目标,通过试验设计和数值模拟的方法研究了基于最优对称蛇形流场...参考文献和引证文献
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关键词：质子交换膜燃料电池,对称蛇形流场,双极板,中心复合试验,尺寸优化,

2024-10-4 00:37 上传 基于对称蛇形流场的PEMFC双极板流道尺寸优化.pdf

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