力-温-湿多场耦合对PEMFC性能损耗影响的机理研究

项目名称： 力-温-湿多场耦合对PEMFC性能损耗影响的机理研究

项目编号： No.51405344

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 张智明

作者单位： 同济大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 目前降低燃料电池堆性能损耗的研究大多忽略了电堆集成设计中涉及的紧固力的影响；或考虑其影响，但没有注意燃料电池实际运行过程中的反应物温度、相对湿度的条件限制，导致模型简化过于简单，对性能损耗预测的实用性和准确性差。本项目从电堆紧固集成设计对燃料电池性能损耗影响的力-温-湿耦合问题出发，根据紧固力、温度和湿度耦合作用导致的燃料电池组件的力结构变形、受热以及吸水膨胀变形，以及膨胀变形又对接触压力和接触电阻的影响规律，深入研究紧固力-温度-湿度耦合作用机理。通过建立多场耦合的本构方程，找出公共变量，推导耦合方程的求解方法，给出有限元表达形式。采用有限元方法离散，运用计算流体力学和有限元方法联合模拟仿真，实现紧固力与温度、湿度相关条件参数的合理匹配，优化电堆骨架结构，保证燃料电池性能最优。成果将有助于揭示燃料电池性能损耗的影响规律，为提高燃料电池堆的集成设计提供理论基础和技术支撑。

中文关键词： 燃料电池；封装集成设计；多场耦合；性能；优化

英文摘要： Current research to reduce the performance loss of the fuel cell stack mostly ignored the influence of assembly force involved in stack integrated design, or considered its influence, but did not consider the limitation as temperature and relative humidit

英文关键词： Fuel cell；Assemble design；Multi physics coupling；Performmance；Optimisation