基于蛇形雙極板的質子交換膜燃料電池建模與仿真

本文介紹了采用蛇形流板設計的質子交換膜燃料電池的實驗結果。本研究旨在探索電池工作溫度、加濕條件和大氣壓等參數對PEM燃料電池一般性能和效率的影響。為了在不同的操作條件下為單個堆疊和五個電池堆燃料電池生成極化曲線，本文開發編寫了許多代碼，并重點分析了氫氣和氧氣消耗的詳細信息以及它們對燃料電池性能的影響。研究得出的結論發現，所產生的開路電壓低于文獻中預測的理論電壓。還注意到，電流或電流密度的增加降低了從燃料電池組得到的電壓。實驗還清楚地證實，當從燃料電池獲取更多電流時，在電池的陰極部分也會產生更多的水，因此需要有效的水管理以改善燃料電池的性能。其他參數如堆疊效率和功率密度也使用所獲得的實驗結果進行分析。

這項工作研究了幾個因素對PEM燃料電池性能的影響以及優化這些參數以改善燃料電池的性能。在MATLAB中繪制各種極化曲線有助于分析燃料電池中出現的各種情況。該工作還能夠確定燃料電池中任何反應過程所需的氫氣消耗量以及氧氣消耗量，以提高整個過程的效率。工作表明，增加氧氣的流量（或空氣），同時保持氫氣流速恒定并增加電壓能夠改善電池的性能。此外，各種過電位的產生有助于降低開路電壓。活化損耗、歐姆損耗和濃度損耗是燃料電池中存在的超電勢導致的。在恒定的反應壓力和不同的電池溫度下，激活損耗明顯增加，而歐姆損耗在最大工作條件下保持恒定。隨著溫度升高，濃度損耗也略有增加。這表明電池的工作溫度是電池性能的關鍵因素之一。