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LBM模拟PEMFC阴极流动传质电化学反应过程
  • ISSN号:0253-231X
  • 期刊名称:《工程热物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK121[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]西安交通大学能源与动力工程学院,动力工程多相流国家重点实验室,陕西西安710049
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.50636050)
中文摘要:

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极中,电化学反应速率较低,且反应气体传递缓慢,阴极成为限制PEMFC性能提高的主要因素之一。在阴极中发生着各种物理、化学、电学、电化学过程。从孔隙尺度研究有助于深刻理解这些过程。本文利用格子-Boltzmann方法(LBM)研究了PEMFC阴极中的流动、反应物和生成物的传质、质子传递和电化学反应过程。提出了综合模拟阴极中发生的过程的VCCP-LBM方案。讨论了利用VCCP-LBM模拟得到的结果。

英文摘要:

Due to its slow kinetics of oxygen reduction reaction(ORR) and mass transport limitations,air cathode is a main limiting factor to performance of PEMFC.Simulations at pore-scale will provide detailed information of fluid flows and mass transports in the cathode of a PEMFC.In this paper,for the first time the lattice Boltzmann method(LBM) is employed to investigate the fluid flow,species concentration distribution,current densities distribution and potential distribution in the cathode of a PEMFC.The two-dimensional computation domain is a cathode including a straight GC (GC),a porous gas diffusion layer(GDL) with micro-blocks and a CL(CL).Using the VCCP-LBM (velocity-concentration-current-potential-Lattice Boltzmann method) codes developed by us,in which some skills are adopted to couple the solutions of mass transports and proton conduct,detailed flow field,species concentration distribution,current densities distribution and potential distribution are obtained under different over potentials.Effects of local porous structures on flow field,species concentration distribution,current densities distribution and potential distribution are discussed.

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期刊信息
  • 《工程热物理学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所
  • 主编:徐建中
  • 地址:北京2706信箱
  • 邮编:100080
  • 邮箱:xb@mail.etp.ac.cn
  • 电话:010-62584937
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-231X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2091/O4
  • 邮发代号:2-185
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21026