质子交换膜燃料电池液态水传递机理与电池性能研究

质子交换膜燃料电池是典型的跨尺度和多物理场耦合系统，其内部基础物理问题的研究包含着丰富的科学内涵和现实意义，对现代热物理及其它相关领域的科学发展有着前沿性的重要意义。本项目将集中研究质子交换膜燃料电池微流道及多孔扩散层、催化层内部水的传递规律与物理机理，为燃料电池水管理和流场设计提供指导，基于实验观测、测量与机理认识，通过在微流道内采用基于VOF方法的两相流动模型及在多孔扩散层和催化层采用基于动态接触角的毛细扩散模型，发展完整的三维两相燃料电池理论模型，并利用模型开展双极板流场设计对电池稳态性能和瞬态响应特性的研究，分析双极板流场设计参数与操作参数对电池内部燃料传输、电化学反应和液态水分布的影响，特别是开展商业尺寸燃料电池和小型电池堆的研究；本课题还将开展小型和商业尺寸电池稳态性能和瞬态响应特性的实验测试，积累相关实验数据，为实际电池设计提供参考依据。