一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法技术

技术编号:40012265 阅读:36 留言:0更新日期:2024-01-16 15:27
本发明专利技术涉及一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,方法包括:S1:构建包含功能层的燃料电池多物理场耦合模型;S2:分析电池内部氢渗过程,建立氢渗过程子模型;S3:基于数值方法,联合求解耦合模型和氢渗过程子模型,模拟给定负载下电池内部氢渗过程;S4:基于求解得到的结果分析给定负载下氢渗时空分布特征。与现有技术相比,本发明专利技术具有揭示氢气在质子交换膜内部传递过程特征及时空分布等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池过程模拟,尤其是涉及一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法


技术介绍

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是目前的可替代传统内燃机最有前景的动力源之一。不过氢燃料电池汽车大规模推广应用仍然面临成本和寿命两大难题。在燃料电池中质子交换膜通常用来传导质子,与此同时隔离阳极燃料和阴极空气。理想状态下,质子交换膜仅允许质子通过并将氢氧化反应分解为两个电化学半反应。不过,随着质子交换膜性能的衰减发生,膜的分离作用减弱,少量氢气从阳极跨过膜到达阴极,直接与氧气发生化学或电化学反应,导致pemfc性能降低。

2、目前研究大多将电池当成黑箱,阳极通入氢气,阴极通入氮气,通过电化学方法测量氢渗量,该类实验方法无法直接反映电池运行过程中阳极氢气扩散到阴极空气中的氢渗量,而且难以揭示氢气在质子交换膜内部传递过程特征及时空分布,无法对氢渗量的具体过程进行分析。


技术实现思路

1、本专利技术的目的就是为了揭示氢气在质子交换膜内部传递过程特征及时空分布而提供的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法。

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【技术保护点】

1.一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,S1中,功能层包括阳极双极板、阳极气流道、阳极扩散基底层、阳极微孔层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极微孔层、阴极扩散基底层、阴极水流道以及阴极双极板。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,S2的具体步骤为:

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,氢渗过程质量衡算方程为:

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在...

【技术特征摘要】

1.一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,s1中,功能层包括阳极双极板、阳极气流道、阳极扩散基底层、阳极微孔层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极微孔层、阴极扩散基底层、阴极水流道以及阴极双极板。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,s2的具体步骤为:

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,氢渗过程质量衡算方程为:

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,基于数值方法,联合求解燃料电池多物理场耦合模型和氢渗过程子模型的具体步骤为:

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池氢渗过程数值模拟方法,其特征在于,数值方法的...

【专利技术属性】
技术研发人员:王倩倩明平文崔国民刘波路万征吴洁
申请(专利权)人:上海理工大学
类型:发明
国别省市:

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