基于蛇形双极板的质子交换膜燃料电池建模与仿真

本文介绍了采用蛇形流板设计的质子交换膜燃料电池的实验结果。本研究旨在探索电池工作温度、加湿条件和大气压等参数对PEM燃料电池一般性能和效率的影响。为了在不同的操作条件下为单个堆叠和五个电池堆燃料电池生成极化曲线，本文开发编写了许多代码，并重点分析了氢气和氧气消耗的详细信息以及它们对燃料电池性能的影响。研究得出的结论发现，所产生的开路电压低于文献中预测的理论电压。还注意到，电流或电流密度的增加降低了从燃料电池组得到的电压。实验还清楚地证实，当从燃料电池获取更多电流时，在电池的阴极部分也会产生更多的水，因此需要有效的水管理以改善燃料电池的性能。其他参数如堆叠效率和功率密度也使用所获得的实验结果进行分析。

这项工作研究了几个因素对PEM燃料电池性能的影响以及优化这些参数以改善燃料电池的性能。在MATLAB中绘制各种极化曲线有助于分析燃料电池中出现的各种情况。该工作还能够确定燃料电池中任何反应过程所需的氢气消耗量以及氧气消耗量，以提高整个过程的效率。工作表明，增加氧气的流量（或空气），同时保持氢气流速恒定并增加电压能够改善电池的性能。此外，各种过电位的产生有助于降低开路电压。活化损耗、欧姆损耗和浓度损耗是燃料电池中存在的超电势导致的。在恒定的反应压力和不同的电池温度下，激活损耗明显增加，而欧姆损耗在最大工作条件下保持恒定。随着温度升高，浓度损耗也略有增加。这表明电池的工作温度是电池性能的关键因素之一。