質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）接觸電阻的預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cells，PEMFC)是一種環(huán)境友好的理想動(dòng)力源，在家庭型電站、移動(dòng)式動(dòng)力源、交通、軍事國防等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。PEMFC雙極板與擴(kuò)散層之間的接觸電阻是導(dǎo)致質(zhì)子交換膜燃料電池功率損失的重要因素。研究接觸電阻的影響因素與形成規(guī)律并對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，對(duì)提高和優(yōu)化質(zhì)子交換膜燃料電池性能具有重要意義。本文提出了本構(gòu)接觸電阻的概念，對(duì)雙極板與擴(kuò)散層間接觸電

2、阻的本構(gòu)模型及基于該本構(gòu)模型的接觸電阻預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究。 通過石墨一擴(kuò)散層在不同接觸壓力下的平板壓縮試驗(yàn)，并通過回歸分析，建立了石墨一擴(kuò)散層接觸電阻與接觸壓力的試驗(yàn)本構(gòu)關(guān)系模型。 分別采用簡便估算法和有限元法對(duì)雙極板與擴(kuò)散層間接觸電阻進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。簡單估算法基于接觸電阻本構(gòu)模型，根據(jù)裝配壓力和估計(jì)的接觸面積估算接觸壓力，進(jìn)而計(jì)算接觸電阻；有限元法根據(jù)裝配過程結(jié)構(gòu)分析得到的雙極板與擴(kuò)散層各個(gè)接觸單元的接觸壓力、接觸面積

3、，利用本構(gòu)關(guān)系模型計(jì)算每個(gè)接觸單元的接觸電阻值，然后根據(jù)各個(gè)單元電阻的并聯(lián)關(guān)系計(jì)算不同載荷下雙極板與擴(kuò)散層之間的接觸電阻。兩種方法得到的接觸電阻與實(shí)測(cè)接觸電阻進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明在PEMFC實(shí)際裝配壓力范圍內(nèi)預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果具有一致性，并分析了不同裝配壓力分布對(duì)接觸電阻的影響。 在不同裝配壓力下，對(duì)PEMFC的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了裝配壓力對(duì)電池性能的影響，結(jié)果表明在保證不發(fā)生燃料氣體泄露的前提下，PEMFC裝配應(yīng)取較