振动对燃料电池扩散层液态水传输行为探究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.03.007

汽车工程 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (3): 402-408.doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.03.007

所属专题：新能源汽车技术-动力电池&燃料电池2023年

振动对燃料电池扩散层液态水传输行为探究

焦道宽,郝冬(),王晓兵,马明辉,张妍懿

^1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津　300300
^2.中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司，天津　300300

收稿日期:2022-10-11 修回日期:2022-10-26 出版日期:2023-03-25 发布日期:2023-03-22
通讯作者: 郝冬 E-mail:haodong@catarc.ac.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目(2021YFB2501500)

Study on the Impact of Vibration on Water Transport in the Fuel Cell Gas Diffusion Layer

Daokuan Jiao,Dong Hao(),Xiaobing Wang,Minghui Ma,Yanyi Zhang

^1.China Automotive Technology & Research Center Co. ，Ltd. ，Tianjin　300300
^2.CATARC New Energy Vehicle Test Center （Tianjin） Co. ，Ltd. ，Tianjin　300300

Received:2022-10-11 Revised:2022-10-26 Online:2023-03-25 Published:2023-03-22
Contact: Dong Hao E-mail:haodong@catarc.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

研究基于OpenFOAM开源平台，自主开发了三维气体扩散层的重构方法，并基于动网格技术建立了探究振动对气体扩散层内部液态水传输行为影响的数值模型。对不同振动方向、幅度及频率对液态水传输的过程进行了分析。研究发现相比于水平方向，垂直方向上的振动对于液态水的传输影响更明显。液态水的饱和度在高频振动时呈现出较为规则的正弦振动特点，但在低频振动时液态水饱和度的周期性特点不规则或不显著，整体上接近于正弦变化。研究结论对于燃料电池堆的布置方案及减振思路设计具备一定的指导意义。

关键词: 燃料电池气体扩散层, 振动, 三维数值仿真, OpenFOAM

Abstract:

Based on the OpenFOAM platform， a 3-D gas diffusion layer （GDL） reconstruction method is developed independently in the paper， and a numerical model is established by employing the dynamic mesh method to investigate the water transport in GDL of fuel cell under various vibration conditions， including vibration directions， frequencies and amplitudes. The results show that compared to the vibration in the horizontal direction， the impact of the vibration in the vertical direction on water transport is more significant. The water saturation presents regular sinusoidal vibration characteristics in high-frequency vibration， but the periodic characteristics of water saturation in low-frequency vibration are irregular or not significant， which is close to sinusoidal change on the whole. This study has certain guiding significance for the fuel cell stack layout and shock absorption design.

Key words: PEMFC GDL, vibration, 3D numerical simulation, OpenFOAM

焦道宽,郝冬,王晓兵,马明辉,张妍懿. 振动对燃料电池扩散层液态水传输行为探究[J]. 汽车工程, 2023, 45(3): 402-408.

Daokuan Jiao,Dong Hao,Xiaobing Wang,Minghui Ma,Yanyi Zhang. Study on the Impact of Vibration on Water Transport in the Fuel Cell Gas Diffusion Layer[J]. Automotive Engineering, 2023, 45(3): 402-408.

图/表 6

图1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

参考文献 18

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