气体扩散层纤维形状对质子交换膜燃料电池阴极两相动力学的影响
摘要：曲形碳纤维和直形碳纤维构成的气体扩散层（GDL）在不同类型的质子交换膜燃料电池（PEMFCs）中具有不同的形状。然而，这种差异对GDL性能和流体行为的影响尚不清楚。本研究采用两相流数值模拟方法，研究了这种影响，考虑到由曲形和直形碳纤维构成的GDL。采用周期性表面模型重建了这两种类型的GDL，使用相同的经向孔隙分布、域大小和纤维直径。两者之间的孔隙大小分布（PSD）比较显示了类似的趋势。此外，使用OpenFOAM 7.0中的VOF方法模拟了这两种GDL和组装的气道中的液体传输。结果显示，这两种GDL中的总水饱和度和毛细压力是相似的，但它们的经向局部水饱和度水平和液体突破位置却有很大的差异。此外，随着时间的推移，气道中总水饱和度变化表现出逐渐增大的差异。在直形碳纤维GDL的情况下，在后期模拟中观察到更大的水柱，其位于气道顶部和侧面的角落。此外，曲形碳纤维GDL的情况下，气道中出现了更多分离的液滴，比另一种情况中的柱状流动更快地流出气道。然而，它还增加了离散水截面区域的形成，导致更高的气道压降，并伴随着更明显的振荡。
作者：Danan Yang, Himani Garg, Martin Andersson
论文ID：2308.14539
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-29