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PEMFC叶脉型仿生流道夹角参数研究
PEMFC叶脉型仿生流道夹角参数研究
摘要：
质子交换膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）是一种高效、清洁而可持续的能源转换装置。然而，PEMFC的流道设计对其性能有着重要的影响。本文基于叶脉型仿生流道结构，研究了夹角参数对PEMFC性能的影响。通过数值模拟的方法，分析了夹角参数在流场分布、电化学反应和质子传输等方面的作用。研究结果表明，夹角参数对PEMFC的质子传输速率和压降特性有着显著的影响。为了提高PEMFC的性能，合适的夹角参数应该被精确地设计。
关键词：PEMFC，叶脉型仿生流道，夹角参数，质子传输速率，压降特性
1.引言
质子交换膜燃料电池具有高效、清洁的能源转换特性，被广泛研究和应用。其核心部分是氢气和氧气的电化学反应在质子交换膜上进行的过程。流道设计对质子传输速率和流体压降特性有着重要的影响。
2.叶脉型仿生流道
叶脉型仿生流道是一种灵感来源于自然界的流道设计方法。其通过模仿树叶的结构，将流道分为主要脉络和次要脉络，以提高流场的分布均匀度和电化学反应的效率。
3.夹角的定义和参数选择
夹角是叶脉型仿生流道中重要的设计参数之一。它定义了主要脉络和次要脉络之间的倾斜程度。合适的夹角可以改善流场的分布和质子传输速率。
4.数值模拟方法
本研究采用数值模拟方法，通过ComputationalFluidDynamics(CFD)软件对PEMFC进行流场和电化学反应的模拟。在模拟中，将不同夹角参数的叶脉型仿生流道与传统流道进行对比，分析其对质子传输速率、电化学反应和压降特性的影响。
5.结果与讨论
模拟结果显示，合适的夹角参数可以改善流场分布，增强质子传输速率。此外，较小的夹角可以降低压降特性，提高PEMFC的效率。随着夹角的增大，电化学反应的效率会逐渐降低。
6.结论与展望
本文通过数值模拟研究了PEMFC叶脉型仿生流道夹角参数的影响。结果表明，合适的夹角参数可以显著改善PEMFC的性能。然而，本文仅仅考虑了夹角参数的影响，还有许多其他参数可以继续研究和优化。未来的工作应该进一步探索流道设计的其他参数对PEMFC性能的影响，并进一步优化设计。
参考文献：
[1]Chen,J.,Goldsmith,C.,Zhang,X.,etal.(2013).BionicFlowChannelDesignsforProtonExchangeMembraneFuelCells:AReview.InternationalJournalofEnergyResearch,37(7),801-823.
[2]Liu,G.,Song,D.,H