张智虎，郑明刚*，石 磊

(1.山东建筑大学机电工程学院，济南 250101；2.同济大学汽车学院，上海 201804)

0 引言

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC) 因具有启动速度快、产物环保、工作时无噪音、高效节能的优势，已成为21世纪理想动力发展的趋势。然而，PEMFC自身性能影响了其大规模商业化应用，因此，对PEMFC的性能改善进行研究仍是目前的研究热点。

合理的流道设计不仅能够提升PEMFC的传质效率、排水能力，同时还能增强其水热管理能力。目前，关于PEMFC中流道的几何尺寸的研究相对较多。如文献[1-4]关于流道长度对PEMFC性能影响的研究表明，流道越长，引起的流道内的压力损失就越大，从而造成流道后段的反应气体的浓度越低；同时，由于应力损失变大，也不利于电池反应时生成的水蒸气的排出，易发生水淹现象，从而降低电池的性能和工作稳定性。文献[5-10]关于流道宽度对PEMFC性能影响的研究表明，较小的流场脊宽度和较大的流道宽度能够提高反应气体的传质效率，从而提高PEMFC的性能。KHAZAEE[11]关于在流道中设置不同形状障碍物对PEMFC性能影响的研究表明，在三角形和矩形障碍物的后方区域，水的摩尔分数随着障碍物高宽比的增加而减小；同时，设置矩形和三角形障碍物后，会使氧的摩尔分数变大。HEIDARY等[12]对堵塞双极板流道后PEMFC的性能进行了研究，结果表明，在压降较高的情况下，完全堵塞双极板流道比部分堵塞更能提高PEMFC的净电功率。THITAKAMOL等[13]对于中间挡板式交叉流道的研究表明，采用中间挡板式交叉流道的PEMFC的性能优于采用传统交叉流道的PEMFC的性能，中间挡板式交叉流道的极限电流密度约为传统交叉流道的1.4倍，这是因为阴极溢流发生了延迟，使采用中间挡板式交叉流道的PEMFC保持了较好的性能。……