罗来明，陈思安，王海宁，张劲，卢善富，相艳

（仿生能源材料与器件北京市重点实验室&北京航空航天大学空间与环境学院，北京 100191）

高温聚合物电解质膜燃料电池（hightemperature polymer electrolyte membrane fuel cells，HT-PEMFCs）由于其较高的工作温度而具有快的反应动力学速度[1-3]和高的一氧化碳耐受能力[4-6]，可大幅降低对氢燃料纯度的要求，进而可以直接采用甲醇重整气、化工副产氢气等作为燃料[7-10]。此外，在HT-PEMFCs 工作温度下，生成的产物水为气态，大幅简化了电池的水、热管理[11-14]。因此HT-PEMFCs 成为了聚合物电解质膜燃料电池的重要发展方向之一。

HT-PEMFCs 的输出性能受到高温聚合物电解质膜、催化层等关键材料以及膜电极制备工艺等多种因素的影响[15-17]。近年来，国内外科研工作者在关键材料以及膜电极制备工艺方面进行了大量的研究工作，并取得了系列重要研究进展[18-19]。然而，与关键材料以及膜电极制备工艺研究工作相比，影响HT-PEMFCs 输出性能的另一重要因素，流场结构的设计及其对HT-PEMFCs 性能的影响研究较少。不同于低温PEMFCs（工作温度≤80℃）产物水为气、液两种相态，液态水过多会堵塞气体通道或造成电池水淹等问题，生成液态水过少会导致电池缺水、膜干或质子电导率下降等问题，因此低温流场设计的侧重点在于水平衡和水管理、避免缺水或水淹等问题。HT-PEMFCs 在其工作温度（130～200℃)下生成的水呈气态[20]，这为HT-PEMFCs 双极板流场结构设计带来了一定的便利[21-23]。由于HT-PEMFCs 运行温度较高，如果有局部电流密度过高从而造成局部热点或者热失控，可能会导致膜穿孔或材料失效，影响高温电池长期运行稳定性。……