結合蛇型與交趾流場設計探討質子交換膜燃料電池性能分析

陳昱伶; 楊秉純

doi:10.29911/JEHVACE_NEW.202307_(140).0001

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P24 - 33

工程学 > 电机工程

DOI： 10.29911/JEHVACE_NEW

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结合蛇型与交趾流场设计探讨质子交换膜燃料电池性能分析

Combining serpentine and interdigitated flow-field pattern to investigate the impact on PEMFC

陈昱伶；杨秉纯

冷冻空调&能源科技； 140 期 (2023 / 07 / 10) ， P24 - 33

繁体中文;英文 DOI： 10.29911/JEHVACE_NEW.202307_(140).0001

质子交换膜燃料电池；压损；流道设计；蛇型；交趾型； PEMFC ； Pressure drop ； Flow-field pattern ； Serpentine ； Interdigitated

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摘要 │ 参考文献 (13) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

并列摘要〈TOP〉

In PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell), enhancing the performance accounts for a well-designed flow-field pattern of the bipolar plates. A single channel serpentine(Type-A) and interdigitated(Type-C) pattern are commonly used on PEMFC. The former has better water removal but a large pressure drop will be caused. It requires more power to compensate this disadvantage. The latter with dead ended channels can force the reactant going through the reacting layer but also suffer from large pressure drop. To eliminate the shortcoming and keep the advantages, we combined the characteristics of serpentine and interdigitated to design a new flow-field pattern (Type- B) for PEMFC and compared with Type-A and Type-C in the simulation. Investigating their pressure drop, polarizing curve, oxygen concentration and water distribution by simulation. Also presented the experiments with different operating parameters (humidity, stoichiometry) to investigate the results for pressure drop and polarization curve perspectives with these two type design. The simulation results show that Type-B has less water content than Type-A. The pressure drop of Type-C is lowest compare to others, which indicate the length of channel had great impact on it. On the other side, Type-B has effective performance on the experiment. Modifying the humidify temperature or reactant stoichiometry on high load condition. The output current of Type-B is better than Type-A and so is the pressure drop. This design can offer better performance on automobile that using PEMFC.

参考文献 ( 13 ) 〈TOP〉

Ahmed, S.,Krumpelt, M.(2001).Hydrogen from hydrocarbon fuels for fuel cells.International journal of hydrogen energy,26(4),291-301.
Borup, R. L.,Vanderborgh, N. E.(1995).Design and testing criteria for bipolar plate materials for PEM fuel cell applications.MRS Online Proceedings Library (OPL),393
Charoen-amornkitt, P.,Santiprasertkul, T.,Munprakobkij, P.,Limjeerajarus, N.(2015).Numerical Study of a Polymer Electrolyte Fuel Cell with a Hybrid Serpentine-Interdigitated Flow Field Design.6th TSME International Conference on Mechanical Engineering,Hua-Hin:
Dodds, P. E.(2015).Hydrogen and fuel cell technologies for heating: A review.International journal of hydrogen energy,40(5),2065-2083.
Ge, S.-H.,Yi, B.-L.(2003).A mathematical model for PEMFC in different flow modes.Journal of Power Sources,124(1),1-11.

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