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PEMFC流道结构对电池水管理影响的研究
PEMFC流道结构对电池水管理影响的研究
摘要：
聚合物电解质膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）是一种具有高效能、低排放、环保性能优越的可再生能源，被广泛应用于交通运输、能源供应和电源等领域。然而，PEMFC中的水管理问题一直是限制其电池性能的重要因素之一。流道结构影响着水分在电池中的分布与传输，因此对流道结构的研究对于提高PEMFC的性能至关重要。本文主要通过综述近年来的研究成果，探讨了PEMFC流道结构对电池水管理的影响方式及其机制，并对未来的研究方向进行了展望。
1.引言
PEMFC是一种将氢气和氧气通过质子交换膜进行反应以产生电能的电池，其具有高效能、低污染、启动快、体积小等优点，因此被广泛应用于交通运输、能源供应和电源等领域。然而，PEMFC中的水管理问题是影响其性能的重要因素之一。水管理不仅涉及水在电池内的分布与传输，还与电池的寿命和性能稳定性有着密切关系。
2.PEMFC中的水管理问题
PEMFC中，水分的生成和传输是一个复杂的过程。一方面，电池反应产生的水分需要及时排出，以避免膜电极接触过多水分导致氢气传输和电化学反应的减弱；另一方面，电池内部的相对湿度不能太低，以确保膜的导电性能和保持膜的湿润状态，同时避免膜干化导致反应堆性能下降。
3.PEMFC流道结构对水管理的影响
流道结构是影响水分分布和传输的重要因素之一。电池流道结构的设计直接影响到水分在电池内的分布和传输速度。不同的流道结构对水管理的影响主要体现在两个方面：一是促进水湿润膜电极界面的接触，提高电池的性能；二是帮助水分快速有效地排出电池，避免膜电极接触过多水分导致电池反应的减弱。
4.变流道结构的研究进展
在近年来的研究中，研究者们通过改变流道的尺寸、形状和布局等方式，设计新的流道结构来改善水管理效果。例如，研究者通过增加流道的宽度和深度，增加水分的扩散路径，提高了电池的性能。此外，采用曲线、倾斜的流道结构，可以有效地改善水分的分布和传输。
5.PEMFC流道结构对水管理的机制研究
在深入研究PEMFC流道结构对水管理的影响后，研究者们也对其机制进行了深入探讨。主要有两种机制：一是流道结构的改变影响了水分的扩散路径和速率，从而改善了水管理效果；二是流道结构的改变可以改变水的沉积和排出位置，以提高电池性能。
6.未来的研究方向
在未来的研究中，应该进一步探讨流道结构与水管理之间的关系，并优化流道结构的设计以提高PEMFC的性能。同时，还需要发展新的材料和设计新的结构来解决PEMFC的水管理问题。
7.结论
PEMFC流道结构对电池的水管理具有重要影响。通过合理的流道设计，可以改善水分的分布和传输，提高PEMFC的性能。然而，目前对于流道结构对水管理机制的认识还不够深入，需要进一步的研究来探索其内在机理，并提出更好的流道结构设计方案。
参考文献：
[1]Wang,K.F.,&Cheng,C.M.(2011).Aliteraturereviewonflowchanneldesigninair-cooledPEMfuelcell.InternationalJournalofEnergyandPowerEngineering,5(6),453-458.
[2]Ruan,M.L.,Liu,W.,&Tang,Y.(2018).Effectsofflowchanneldesignonwatermanagementinprotonexchangemembranefuelcells:areview.JournalofPowerSources,400,134-151.
[3]Chauhan,D.S.,&Kaundal,R.(2019).WaterandthermalmanagementinPEMfuelcells:Areview.InternationalJournalofHydrogenEnergy,44(52),28712-28732.