- 學位論文
質子交換薄膜燃料電池在二維二相 模型中的質傳現象
A Study of Transport Phenomena in the PEM Fuel Cells Using the Two-Dimensional and Two-Phase Flow Model
摘要
在燃料電池的發展歷程中，水管理以及熱管理，相當困擾著研究人員，液態水的生成量以及生成位置，直接影響的電池的效能，過量的水可能導致陰極薄膜『淹水』，阻礙氣體的擴散，而熱的分布，在渠道中，著實是一項相當重要的因素，分布過於集中，可能導致電池某點發生損壞、本研究的目的欲以二維二相的模型來分析討論渠道中各成份的分布、溫度的分佈變化、液態水的生成位置以及生成量，研究中將藉由不同的輸入流率，不同的成分比例，不同的輸入壓力以及不同的輸入溫度，來比較各種情況下，電池所產生的反應，並且藉此比較各種因素對於電池的影響，以期尋求最佳化的運作條件，作為商品化的一個參考。 本研究是以MATLAB作為數值分析的輔助軟體，經由數學模型的建立，並佐以物理觀念，來模擬並分析二維二相的PEM燃料電池二極渠道內，溫度、濃度以及液態水的質傳現象。模擬結果顯示：(1)增大陰極渠道工作流體的入口速度或者提高電池的操作溫度，皆可以延後液態水的生成。(2)降低陰極渠道工作流體的入口溼度，對於減緩液態水的生成，也有相當大的幫助。
並列摘要
In the history of PEMFC development，water and heat management was play an important role and made us confusedly .The liquid water condensation position and quantity in the gas channel will influence the PEMFC`s performance directly .Too much liquid water will make the cathode membrane flooding and disturb the dissipation of the species of gas .The distribution of heat in the fluid channel is a significance parameter .This study is use the two-dimensional and two-phase flow model to analysis the species distribution in the fluid channel , the change of temperature , the liquid water condensation position and the quantity . In the study ,we change the entrance flow rate,different percentage of the species ,different pressure and temperature to make a comparison .We want to know which parameter is more important in the study. Because we want to get an optimal situation . This study is using MATLAB program to assist us in doing analysis .Building a mathematics model by physics concept to analysis the mass transfer paramemter in both side of the channel .The result reversal that : (1)Both increase the entry velocity in the cathode side and increases the operation temperature can delay the generation of liquid water .(2)Decrease the entry humidity can delay the generation of liquid water .