PEMFC 邊框密封結(jié)構(gòu)的仿真與優(yōu)化

摘要：質(zhì)子交換膜燃料電池的邊框一般通過黏結(jié)劑黏接在質(zhì)子交換膜上，在保護(hù)質(zhì)子交換膜的同時(shí)，還起到密封作用。燃料電池長期工作在復(fù)雜的環(huán)境下，邊框和黏結(jié)劑的性能均會(huì)發(fā)生疲勞衰減，導(dǎo)致被剝離或破壞，進(jìn)而影響燃料電池的氣密性。因此，以邊框和黏結(jié)劑的搭接試件為對象，結(jié)合內(nèi)聚力模型和有限元軟件設(shè)計(jì)了多種邊框結(jié)構(gòu)，研究了新結(jié)構(gòu)對黏結(jié)性能的影響。結(jié)果表明：在低彈性模量的邊框表面做三角形或梯形的凸形結(jié)構(gòu)，將有效提升黏結(jié)結(jié)構(gòu)的分離位移，但對于高彈性模量的邊框，新結(jié)構(gòu)反而會(huì)降低黏結(jié)性能；此外，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀對搭接模型黏結(jié)性能也有影響，當(dāng)凸三角形底邊長為1.5 mm 時(shí)，搭接模型有最好的黏結(jié)性能。

關(guān)鍵詞：汽車工程；燃料電池密封件；有限元法；內(nèi)聚力單元模型；邊框結(jié)構(gòu)；黏結(jié)性能

中圖分類號(hào)：TM911.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-582X（2023）05-011-10

Modeling and optimizing the frame structures of PEMFCs

DONGFana，b ， YANGDaijuna，b ， LI Binga，b ， MINGPingwena，b ， ZHANGCunmana，b ， XIAOQiangfeng1，2

（a . School of Automotive Studies; b . Clean Energy Engineering Center of Automotive， Tongji University， Shanghai 201804， P. R . China）

Abstract： The frames in PEMFCs are usually bound with membrane by the adhesive . The frames function as the rigidprotectingstructureformembraneandplayanimportantroleinsealing . However，duetothecomplex operation environment in fuel cells， the performance of the frame and adhesive could be degraded， which could endanger the gas tightness of the whole fuel cells . Therefore， with the help of finite element software and cohesive elementmodel，seriesof new -typeframesweredesignedandcompared . Theireffectsontheframe-adhesive samples were investigated . The results show that by making convex structure （triangle or trapezoid） on the low elasticitymodulusframessurfacecaneffectivelyextendtheseparateddisplacementofthesample . Onthe contrary， these new structures can degrade the adhesive performance in high elasticity modulus frames . Moreover， thesizesandshapesof theoptimizedstructuresalsohaveeffectsontheadhesiveperformance . Furthermore， amongtheoptimizedstructures，theconvextrianglestructurewiththe 1.5 mmbaseshowsthebestadhesive performance .

Keywords： automotive engineering; fuel cell sealing structures; finite element method; cohesive element model; frame structure; adhesive performance

在中國提出的“2030年前碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的“雙碳”目標(biāo)指引下，質(zhì)子交換膜燃料電池（ PEMFC，proton exchange membrane fuel cell）憑借高效、清潔等優(yōu)點(diǎn)，獲得了極大的關(guān)注。燃料電池若要在車用方向?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，除了需要有較高的輸出功率、較低的催化劑制作成本和氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本外，還需要有良好的耐久性和氣密性，在極端工作條件下具有較長的使用壽命。目前，燃料電池密封結(jié)構(gòu)的耐久性問題是限制燃料電池使用壽命的一塊“短板”，為解決該問題，各密封部件的性能需要進(jìn)一步提升。

燃料電池中的密封結(jié)構(gòu)由密封圈和邊框組成，其中，邊框一般通過直接接觸和粘貼綁定的方式組裝在質(zhì)子交換膜（ PEM，proton exchange membrane）活性區(qū)域的周圍。由于質(zhì)子交換膜自身機(jī)械強(qiáng)度低，邊框的存在可保護(hù)其不被過壓，且與密封圈一起發(fā)揮密封作用，即阻止陰陽極之間的氣體竄漏及防止氣體泄漏至外界環(huán)境中。PEMFC 中邊框密封件若長期在高溫、高濕、強(qiáng)酸性和氟離子存在的工作環(huán)境下，容易出現(xiàn)破裂，開膠等現(xiàn)象，這將嚴(yán)重降低電池的氣密性，影響其正常工作，因此，若要提升燃料電池的氣密性，對 PEMFC 中邊框密封結(jié)構(gòu)的研究則尤為關(guān)鍵。

目前，國內(nèi)外對于 PEMFC 邊框氣密性的研究較少，在提升燃料電池密封性方面，大多數(shù)成果是結(jié)合有限元模型，優(yōu)化密封圈[1?3]或密封凹槽結(jié)構(gòu)[4]獲得的，對 PEMFC 邊框的研究是在研究者發(fā)現(xiàn) MEA（ membrane electrode assembly）中邊框和氣體擴(kuò)散層（ GDL，gas diffusion layer）之間的過渡區(qū)域存在較為嚴(yán)重的衰退現(xiàn)象后才陸續(xù)展開的。如 Li 等[5]在 OCV 和高溫低濕（90℃，30%RH）的狀態(tài)下對膜電極材料進(jìn)行加速衰退試驗(yàn)研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)催化層（ CL，catalyst layer）邊緣的膜容易遭受破壞。Crum 等[6]在研究質(zhì)子交換膜耐久性能的過程中發(fā)現(xiàn)相對濕度的改變會(huì)使質(zhì)子交換膜因吸水脫水行為而膨脹收縮。Huang 等[7]則在此基礎(chǔ)上，利用有限元軟件分析了濕度改變對膜電極的影響，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子交換膜膨脹收縮行為對 MEA 產(chǎn)生嚴(yán)重的拉伸壓縮作用，在膜電極邊緣區(qū)域易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。Alizadeh 等[8]結(jié)合有限元模型和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，發(fā)現(xiàn) MEA 在密封件組裝位置下的應(yīng)力大小會(huì)產(chǎn)生突變，該處分布的應(yīng)力值最大。Yang 等[9]對質(zhì)子交換膜在邊框和 GDL 的過渡區(qū)域失效原因進(jìn)行了總結(jié)，得出溫度濕度改變導(dǎo)致在質(zhì)子交換膜上產(chǎn)生的剪切應(yīng)力和氧還原反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧自由基化學(xué)腐蝕作用均能導(dǎo)致質(zhì)子交換膜在過渡區(qū)域發(fā)生損傷，造成膜與邊框剝離的結(jié)論。因此，為緩解膜電極過渡區(qū)域發(fā)生的衰退現(xiàn)象，對組裝在膜電極四周的邊框結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和優(yōu)化，可能會(huì)提升燃料電池的密封性和耐久性。

在對邊框的研究之中，Ye 等[10]對燃料電池密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類，將其分為 PEM 直接密封、邊框包覆 MEA 密封、邊框包覆 PEM 密封和剛性邊框密封。在這4種密封結(jié)構(gòu)中，邊框包覆 MEA 密封方式集成簡單、成本較低，相比其他密封手段有較大優(yōu)勢。此外，研究發(fā)現(xiàn)使用不同邊框材料將影響膜電極上的應(yīng)力分布大小和 MEA 的使用壽命。如Bograchev等[11]發(fā)現(xiàn)邊框與膜的交界位置存在應(yīng)力突變現(xiàn)象，在建立二維有限元模型對 MEA 進(jìn)行受力分析后，發(fā)現(xiàn)邊框與 GDL 不同的剛度是造成應(yīng)力發(fā)生變化的原因。葉東浩等[12]選用多種邊框材料、多種邊框組裝方式（齊邊框組裝、臺(tái)階式邊框組裝）和不同的邊框—膜接觸方式[13]，對膜電極及邊框的應(yīng)力分布進(jìn)行二維仿真計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在膜和邊框的交界面上，質(zhì)子交換膜出現(xiàn)了明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，且集中應(yīng)力隨著邊框模量減小而下降；與齊邊框組裝相比，臺(tái)階式邊框組裝下邊框與膜交界面應(yīng)力集中則不明顯；不同接觸方式中，粘貼綁定比直接接觸在邊框上產(chǎn)生的應(yīng)力小。此外，外界環(huán)境也會(huì)影響邊框的使用壽命，Yue 等[14]通過多組邊框的剪切、剝離及衰退試驗(yàn)，探究溫度、水、酸性對邊框穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)邊框中的黏結(jié)劑剝離強(qiáng)度在這些因素作用下有較大的衰退，這意味著長期處于燃料電池工作環(huán)境中，邊框結(jié)構(gòu)的使用壽命將會(huì)嚴(yán)重衰減。

基于以上研究可知，合理選取邊框材料及組裝方式能夠減小燃料電池組裝、工作過程中在膜電極上產(chǎn)生的應(yīng)力；此外燃料電池工作的溫度、濕度、酸性條件會(huì)嚴(yán)重降低邊框力學(xué)性能，影響使用壽命，而且濕度改變引發(fā)的質(zhì)子交換膜膨脹收縮現(xiàn)象，將在邊框密封件附近產(chǎn)生一定的集中應(yīng)力，長期工作后會(huì)使邊框和膜疲勞受損，引發(fā)邊框密封件與膜開膠、質(zhì)子交換膜破損等現(xiàn)象，降低燃料電池密封性甚至工作性能。因此，筆者以邊框和黏結(jié)劑組成的試件為對象，通過建立力學(xué)模型，并設(shè)計(jì)不同的邊框結(jié)構(gòu)以提升邊框密封件的黏結(jié)性能，來改善模型的力學(xué)表現(xiàn)，同時(shí)探究新的邊框結(jié)構(gòu)在不同邊框材料上的表現(xiàn)，為邊框材料選擇提供理論指導(dǎo)意義。

1 有限元建模原理

典型的質(zhì)子交換膜燃料電池由陰陽極端板、集流板、流場板和 MEA 通過螺栓緊固的方式組成，其中 MEA 包括質(zhì)子交換膜、催化層和氣體擴(kuò)散層，它與密封結(jié)構(gòu)的組成示意圖如圖1（a）所示，邊框在氣體擴(kuò)散層附近通過黏結(jié)劑與質(zhì)子交換膜的四周黏接，發(fā)揮固定支撐的作用；邊框再與密封圈接觸，完成質(zhì)子交換膜與流場板之間的氣體密封。根據(jù)對邊框黏結(jié)性能研究的相關(guān)文獻(xiàn)[14]以及黏結(jié)劑性能測試的國家標(biāo)準(zhǔn)，可將2個(gè)邊框在黏結(jié)劑側(cè)相互貼合，制成如圖1（b）所示的試件，在萬能試驗(yàn)機(jī)上夾持兩端后拉伸并測得牽引力—位移曲線，以考察材料的黏結(jié)性能。筆者以此試件為研究對象，通過有限元軟件完成建模，優(yōu)化邊框結(jié)構(gòu)，提升邊框和黏結(jié)劑結(jié)構(gòu)的黏結(jié)強(qiáng)度，以此提升邊框密封件在燃料電池中的密封性能。

1.1 黏結(jié)劑模型

為了對試件結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的力學(xué)分析，需要對其中的黏結(jié)劑選擇合理的力學(xué)模型。大多數(shù)文獻(xiàn)中黏結(jié)劑的力學(xué)模型是基于Camanho等提出的雙線性內(nèi)聚力模型[15]建立的，因?yàn)轲そY(jié)劑在破壞過程中往往同時(shí)受到法向、剪切向的力，所以需要綜合多種模式下的條件判斷內(nèi)聚力單元是否破壞[16]。混合模式下內(nèi)聚力單元的應(yīng)力—位移曲線（τ-6）一般如圖2所示，且應(yīng)力和位移的計(jì)算關(guān)系為：

式中：τ1和τ2是分離平面的面內(nèi)方向剪切應(yīng)力，τ3是分離平面法向應(yīng)力，且法向位移63的方向決定了 H（-63）的值，繼而影響了在該方向上的受力大小；K 是內(nèi)聚力單元的初始剛度；d 是損傷因子，當(dāng)內(nèi)聚力單元位移超過起始損傷位移60（m）后，內(nèi)聚力單元的初始剛度將產(chǎn)生折損。混合模式下的位移由式（3）～（5）定義

式中：6shear 和6normal 分別表示面內(nèi)剪切方向位移大小和平面法向位移大小；6m 表示混合模式下合位移值。 Gc 是臨界應(yīng)變能量釋放率，當(dāng)形變過程中單元應(yīng)變能累積超過該值后（或是單元位移超過失效位移6f（m）后），單元將發(fā)生破壞，失去黏結(jié)作用，混合模式下內(nèi)聚力單元的失效標(biāo)準(zhǔn)使用 B-K 律判斷，為

式中：GIc和GIIc分別為內(nèi)聚力單元平面上和法向上的臨界應(yīng)變能量釋放率；r 為模式比；η為 B-K 失效參數(shù)，在本模型中該值設(shè)置為2[17]。

1.2 邊框有限元模型

基于以上黏結(jié)劑模型的建模原理，在 ABAQUS 中對試件進(jìn)行建模仿真：模型示意圖由3部分組成（如圖3（a）所示），從上到下依次為上邊框、膠層和下邊框；黏結(jié)區(qū)域長度為12.5 mm[14]，寬度為5 mm，且膠層與邊框接觸表面設(shè)置內(nèi)聚力表面單元，采用 B-K 破壞準(zhǔn)則；下邊框一側(cè)端部固定，上邊框一端施加位移載荷。試件的網(wǎng)格模型如圖3（b）所示，采用六面體網(wǎng)格，其中膠層網(wǎng)格大小為0.1 mm，邊框網(wǎng)格大小0.2 mm 。由于目前市場上的邊框及其黏結(jié)劑種類多樣，導(dǎo)致它們的彈性模量、臨界應(yīng)力等材料屬性差異較大，因此結(jié)合多篇文獻(xiàn)使用的仿真數(shù)據(jù)[12 ， 17]，文中采用的邊框、內(nèi)聚力單元的材料屬性如表1所示。

2 仿真結(jié)果與分析

2.1 仿真結(jié)果

通過以上力學(xué)理論的應(yīng)用和模型的搭建，對圖4中的初始模型和優(yōu)化模型采用相同的邊界條件和材料參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算。其中，優(yōu)化模型為在初始模型的截面上設(shè)置連續(xù)的凸三角形結(jié)構(gòu)得到的新搭接結(jié)構(gòu)，三角形底邊長 L=1.5 mm，高 H=0.15 mm（占邊框高度30%），兩三角形之間間距 D=1 mm 。

圖5（a）和5（b）分別展示的是初始模型和優(yōu)化模型中試件黏結(jié)劑的初始破壞時(shí)刻，黏結(jié)區(qū)域外側(cè)的內(nèi)聚力表面單元的 CSDMG（ scalar stiffness degradation for cohesive surfaces）值為1，圖5（c）和5（d）為對應(yīng)時(shí)刻兩模型的 Mises 應(yīng)力分布圖，可以發(fā)現(xiàn)兩模型中，2個(gè)邊框在靠近黏結(jié)劑一側(cè)的 Mises 應(yīng)力較大，且膠層破壞位置的附近應(yīng)力最大。兩模型的牽引力—位移曲線如圖6所示，可以發(fā)現(xiàn)初始模型所能承受的最大牽引力是30.5 N，分離位移為0.482 mm；優(yōu)化模型所能承受的最大牽引力是26.1 N，分離位移是0.679 mm 。從仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)；盡管引入凸形結(jié)構(gòu)后，試件的最大承載力下降，但分離位移相對于初始模型延長了40.9%，這對燃料電池中質(zhì)子交換膜膨脹收縮產(chǎn)生的位移載荷有積極抵抗作用。

2.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)對不同邊框、黏結(jié)劑材料的影響

由于燃料電池中使用的邊框及黏結(jié)劑材料種類較為多樣，因此有必要對不同材料在加入優(yōu)化結(jié)構(gòu)后的黏結(jié)性能表現(xiàn)進(jìn)行考察。圖 7（a）～（c）是不同邊框材料[12]在加入凸三角形結(jié)構(gòu)后試件的牽引力—位移曲線，從中可以發(fā)現(xiàn)高彈性模量（72000 MPa 和22000 MPa ）邊框在加入凸形結(jié)構(gòu)后，最大承載力和分離位移均比初始模型差，而低彈性模量（2300 MPa ）邊框在加入凸形結(jié)構(gòu)后分離位移提升。圖 7（d）～（f）是改變黏結(jié)劑不同屬性后初始模型和優(yōu)化模型牽引力位移曲線對比，可以發(fā)現(xiàn)黏結(jié)劑材料的剛度、臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)變能的材料屬性改變后，優(yōu)化結(jié)構(gòu)都能提升試件的分離位移。

值得注意的是，圖7（f）中當(dāng)黏結(jié)劑臨界應(yīng)變能量釋放率從0.05 N·mm-1提升至0.1 N·mm-1后，優(yōu)化模型的最大承載力損失幅度由從14.4%降至8.3%。針對該現(xiàn)象，在優(yōu)化模型和初始模型中，保持黏結(jié)劑其他屬性不變，僅改變臨界應(yīng)變能量釋放率大小，計(jì)算模型的牽引力位移曲線，并比較該屬性對優(yōu)化結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響，結(jié)果如圖8所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，隨著臨界應(yīng)變能量釋放率的增加，黏結(jié)劑在破壞前允許發(fā)生更大的形變，導(dǎo)致模型的分離位移均得到提高；然而，初始模型在達(dá)到分離位移前承載能力已發(fā)生下降，說明黏結(jié)層中部分黏結(jié)單元已經(jīng)受損，而優(yōu)化模型的結(jié)構(gòu)在發(fā)生分離前所需牽引力一直保持增大，黏結(jié)劑損傷較小，結(jié)構(gòu)承載能力較好。此外，隨著臨界應(yīng)變能量釋放率增加，3組模型中優(yōu)化模型的最大承載力損失幅度依次為7.5%、7.4%和7.0%，逐漸遞減，說明優(yōu)化結(jié)構(gòu)中使用高臨界應(yīng)變能量釋放率的黏結(jié)劑能減小最大承載力的損失。

2.3 邊框凸形結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化

對于2.1中凸三角形結(jié)構(gòu)模型，三角形底邊長1.5 mm，且兩兩之間間隔1 mm，若改變?nèi)切蔚走呴L度（ L ），三角形之間的間距（D ）也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，因此建立一系列不同三角形底邊長度的模型，進(jìn)一步探究優(yōu)化結(jié)構(gòu)的尺寸對黏結(jié)性能的影響。模型和主要的計(jì)算結(jié)果如表2所示，表中 Fmax 為最大承載力，Smax 為分離位移。可以看出，這些結(jié)構(gòu)的分離位移均較初始模型的分離位移為0.482 mm；其中，底邊1.2 mm 和1.5 mm 的模型分離位移均達(dá)到0.684 mm，但1.5 mm 的模型最大承載力在所有模型之中最高，達(dá)到26.1 N，說明底邊長1.5 mm 的凸三角形結(jié)構(gòu)有最好的黏結(jié)性能。

圖9（a）是三角形底邊長度分別為1.4 mm 、1.5 mm 和1.7 mm 的模型牽引力—位移曲線，與1.5 mm 模型相比，1.4 mm 和1.7 mm 底長的模型最大承載力分別下降了19.9%和24.9%，分離位移分別下降了17.1%和21.3%。結(jié)合圖9（b）中展示的3種模型在位移0.52 mm 后膠層的 CSDMG 分布圖，可以觀察到三角形尺寸大小對相同位移下黏結(jié)劑破壞演變情況有不同的影響：與其他2種底邊尺寸相比，1.7 mm 的模型中黏結(jié)劑破壞演變較快，因此分離位移更小，承載能力較差；由于凸三角形結(jié)構(gòu)的引入，黏結(jié)區(qū)域變大，這導(dǎo)致凸三角形之間的水平區(qū)域長度減小，對于1.7 mm 的模型，黏結(jié)劑在受到牽引力后在水平區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中，傾向于在該處發(fā)生破壞并擴(kuò)展；對于1.5 mm 的模型，在相同位移加載下，黏結(jié)劑所受破壞最小，因此力學(xué)性能最好。

2.4 邊框截面形狀優(yōu)化

為進(jìn)一步提升試件的黏結(jié)性能，對黏結(jié)區(qū)域處邊框的截面形狀進(jìn)行了改變，如圖10（a）所示，增加了凹三角形結(jié)構(gòu)和梯形結(jié)構(gòu)，并與初始模型和凸三角形結(jié)構(gòu)模型在相同邊界條件下進(jìn)行力學(xué)仿真，得到的牽引力—位移曲線如圖10（b）所示，可發(fā)現(xiàn)與初始模型相比，凸形結(jié)構(gòu)的最大承載力下降，但分離位移均能得到提升，凸梯形結(jié)構(gòu)最大承載力為19.5 N，分離位移為0.531 mm，黏結(jié)性能的提升效果比凸三角形結(jié)構(gòu)差；而凹形結(jié)構(gòu)引入后會(huì)同時(shí)降低最大承載力和分離位移，嚴(yán)重影響了試件的黏結(jié)性能。因此，仿真結(jié)果表明：不同的截面形狀將對黏結(jié)性會(huì)有很大的影響，其中凹形結(jié)構(gòu)較于凸形結(jié)構(gòu)黏結(jié)性差，而三角形結(jié)構(gòu)較梯形結(jié)構(gòu)能同時(shí)改善承載能力和分離位移。

此外，凹三角形、凸梯形和凹梯形模型結(jié)構(gòu)的尺寸對力學(xué)性能的影響亦進(jìn)行了分析，其中對于相同底長（1.5 mm）的三角形和梯形結(jié)構(gòu)，可將三角形視作梯形頂邊長度為0的特殊形式，因此對于梯形結(jié)構(gòu)，主要研究頂邊（B ）對模型力學(xué)性能的影響。凹三角形模型的尺寸參數(shù)和計(jì)算結(jié)果如表3所示。在這些尺寸中，1.5 mm 長的底邊模型分離位移最長，為0.472 mm；1.3 mm 長的底邊模型承載能力最好，最大承載力達(dá)到25.2 N。與初始模型相比，這些尺寸的凹三角形結(jié)構(gòu)均降低了邊框搭接結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。梯形模型的尺寸參數(shù)和計(jì)算結(jié)果如表4所示：對于凸梯形結(jié)構(gòu)，頂邊越小的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能越好，且當(dāng)梯形頂邊為0.2 mm 長時(shí)，模型的最大承載力為23.6 N ，分離位移為0.620 mm ，但力學(xué)性能仍然比同底邊長度的凸三角形模型（模型1-6）低；對于凹梯形結(jié)構(gòu)，當(dāng)頂邊長為0.6 mm 時(shí)，模型的力學(xué)性能最優(yōu)，最大承載力和分離位移分別達(dá)到21.1 N 和0.439 mm，然而其力學(xué)性能較同底邊長度的凹三角形模型（模型2-6）和初始模型差。綜合以上對各邊框截面形狀尺寸的探索結(jié)果可得出凸三角形是最佳的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)束語

在 ABAQUS 中對邊框—黏結(jié)劑試件建立了三維有限元模型，模擬了在相同牽引載荷作用下，不同邊框結(jié)構(gòu)的試件因黏結(jié)劑破壞而發(fā)生分離的情況，通過牽引力—位移曲線比較了它們黏結(jié)性能的差異，并對優(yōu)化結(jié)構(gòu)的尺寸和截面形狀進(jìn)行了進(jìn)一步探索。結(jié)果表明引入凸形結(jié)構(gòu)，能提升試件的分離位移，但會(huì)降低最大承載力；優(yōu)化結(jié)構(gòu)在低彈性模量的邊框試件上能延長分離位移，但在高彈性模量的邊框上有負(fù)面效果，而對不同屬性的黏結(jié)劑均能提升分離位移；不同截面形狀的邊框結(jié)構(gòu)對黏結(jié)性能也會(huì)產(chǎn)生影響，與其他截面形狀相比，凸三角形的結(jié)構(gòu)黏結(jié)性能最好，且當(dāng)凸三角形底邊長為1.5 mm 時(shí)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的力學(xué)表現(xiàn)最佳。這對于提升邊框結(jié)構(gòu)在 PEMFC 中的密封性能有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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（編輯詹燕平）