PEM燃料电池冷却通道的传热效果

塞维利亚大学能源工程系一组研究人员，与致力于推动、指导和发展相关领域的技术研究与创新的西班牙塞维利亚技术高等工程学院关联技术中心（AICIA），连同中国哈尔滨工业学院的合作者共同进行了研究，以更好地理解聚合物电解质膜燃料电池（PEM）的冷却以及膜内温度梯度之间关系。

该项研究基于对PEM燃料电池中线圈式冷却通道传热的数值分析，评估操作条件的影响，以建立传热性能的新相关系数，即Nusselt数。

• PEM燃料电池（PEM，质子交换膜燃料电池）是一种非常常见的清洁能源技术。

• 努塞尔数（Nusselt number）是描述流体流动和热传导之间关系的无量纲数。

结果表明，冷却剂的质量流量和双极板的导热性对PEMFC电池的冷却能力有更大的影响。

电池冷却在PEMFC电池设计中起着重要作用，因为适当的冷却有助于减轻由过度温度梯度过高导致退化和对膜完整性的有害影响风险。

因此，电池冷却对PEM电池的效率和耐用性起着关键作用。

通过计算流体力学（CFD）模拟研究了堆栈质子交换膜（PEM）的冷却能力，在具有螺旋冷却通道的100 cm2有效面积电池中改变冷却液类型、质量流量、接触热阻、双极板材料和冷却通道设计。

提出了一种在广泛操作条件下有效的新传热相关性。

这项研究的主要成果，可用于PEM燃料电池组的努塞尔数（Nusselt）新关联性，可用于广泛的操作条件，可促进堆栈质子交换膜（ PEM）电池组的冷却系统设计，预测设计是否最终会导致降解，从而有助于设计具有更高耐用性和性能的电池组。

 

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