质子交换膜燃料电池及系统建模的研究与进展

Abstract

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行数学模拟，有助于了解电池内部的物理化学过程，为进一步优化电池结构、尺寸和操作条件提供参考。详细介绍了目前PEMFC关于质子交换膜、电极、单电池，电池组和系统四个尺度上的建模现状，并指出了现有模型的优缺点。主要讨论：(1)全氟磺酸膜反胶束离子簇模型，微观尺度上膜的传递机理；(2)电极内传质、传热过程，分析各种电极模型的有效性；(3)水在膜内的传递现象，表明控制适当的水分布对提高电池性能非常重要；(4)单电池模拟过程中对热平衡和水平衡同时考虑。最后，分析了质子交换膜燃料电池建模的发展方向