被动式质子交换膜燃料电池中的欧姆损耗和温度分布

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在小型 PEM 燃料电池系统(低于 100 W 的范围内)中,通常不使用有源器件进行冷却或送风。这是因为我们希望尽量减少泵和风扇的寄生功率损耗,并减小尺寸,降低系统的复杂程度和成本。因此,阴极的反应物通过被动式对流/扩散进行传递。此外,热量也是通过被动式传递机理消散到周围环境。

因此,对一侧暴露在空气中的被动式燃料电池进行设计时,目标是确保在各种环境温度和电流负载下,电池的电流密度和热量分布都均匀。

阴极盖板上的孔通常应较大,以便于向电极传递反应物,但是孔与固体材料的比率不能过大,因为还必须维持板的结构刚度和电子电导率。气孔较大还会导致 GDL 中局部欧姆损耗较大。本案例对被动式 PEM 燃料电池上的电流密度和热量分布进行建模。

案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模:

电池与燃料电池模块