具有梯度結構擴散層的質子交換膜燃料電池性能研究

質子交換膜燃料電池(PEMFC)的氣體擴散層(GDL)起著分散氣體、排水、導電、導熱和支撐等作用，其中的排水性能尤為重要，它影響反應氣體的擴散性能，進而影響電池性能，因此應盡力將多余的液態水排出，以保持氣體擴散通道暢通，有關內容包括：從擴散層的材料成分、纖維或顆粒大小及形狀、孔隙分布等來研究水的相變及傳輸，且認為反應物質濃度沿流道方向存在梯度變化，需在操作參數和電極結構上進行梯度優化，以達到反應面反應活性優化的目的；從平均孔隙率的角度研究不同電流密度、不同孔隙率對極限電流密度的影響；在雙極板壓力以及液態水堵塞情況下，研究擴散層孔隙率變化對氣體擴散和電池性能的影響，上述研究均在厚度方向上進行梯度變化擴散層液態水傳輸的一維計算，但未考慮電化學反應、相變、氧氣傳輸、膜中水傳輸等因素。