流场结构对阴离子交换膜电解槽性能影响的研究
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武汉理工大学机电工程学院

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国家自然科学基金(51975445)


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    阴离子交换膜电解槽(Anion Exchange Membrane Water Electrolyzer,AEMWE)是一种非常具有前景的大规模储能和清洁燃料应用的制氢方法,AEMWE核心部件中双极板的流场结构形式对其性能和耐久性有很大的影响,因此需要设计良好且优化的双极板流场结构。为了探究不同流场结构对AEMWE性能的影响及其机理,基于计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)对双极板的平行流场、单蛇形流场、双蛇形流场等三种流场结构形式下AEMWE进行了数值分析,确定了在流速分布、压力分布、温度分布以及氢气浓度和极化性能等方面综合性能最佳的双极板流场结构,结果表明:与平行流场以及单蛇形流场相比,在双蛇形流场结构下AEMWE的进出口压降为2 400 Pa更为适中、电流密度更大、平均氢气浓度为1.031 8 mol/m3以及温度分布均匀系数为0.003 8。 AEMWE的传质传热以及能耗控制更佳,在此种流场结构下AEMWE的整体性能最好。

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  • 收稿日期:2024-03-07
  • 最后修改日期:2024-03-29
  • 录用日期:2024-04-01
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