來源 | Renewable Energy

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背景介紹

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種將氫能轉(zhuǎn)化為電能的直接能源裝置，具有能源效率高、啟動快、無污染排放等優(yōu)點，因而被廣泛應用于分布式發(fā)電、便攜式供電、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。然而，PEMFC在輸出電能的同時釋放大量廢熱，影響其工作溫度。過高的溫度會導致膜電極組件降解并造成不可逆的損壞，而過低的溫度則不利于反應動力學，影響PEMFC的性能和耐久性。

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成果掠影

近期，華南理工大學機械與汽車工程學院簡棄非教授團隊提出了一種新穎的被動冷卻方案，將均熱板集成到質(zhì)子交換膜燃料電池堆中進行熱管理。研究團隊設(shè)計并制作了1.32 mm厚的均熱板，并通過使用加熱墊在不同功率下進行測試來驗證其傳熱性能。在確認均熱板能夠滿足散熱要求后，在快速啟動和穩(wěn)態(tài)運行期間對與均熱板耦合的電池堆的輸出特性進行實驗評估。結(jié)果表明均熱板在熱通量密度僅為 0.052 W/cm²的情況下有效運行在蒸發(fā)部分，同時在 48 W 下保持最大面內(nèi)溫差 2.6 °C。在電池堆從 0 A 到 40 A 的快速啟動加載過程中，均熱板表現(xiàn)出快速的熱響應和出色的溫度均勻性，防止由于工作溫度不當而導致堆棧性能下降。與一般的風冷電池堆相比，與均熱板結(jié)合的電池堆的電壓顯著提高了 21.7%。這些結(jié)果系統(tǒng)地證明了均熱板用于風冷質(zhì)子交換膜燃料電池堆熱管理的可行性。相關(guān)研究成果以“Experimental study of a passive thermal management system using vapor chamber for proton exchange membrane fuel cell stack”為題發(fā)表于《Renewable Energy》。

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圖文導讀

圖1 (a)PEMFC傳熱原理圖，(b)蒸汽室工作原理圖。

圖2 (a)蒸汽室形成示意圖；(b)散熱流場單元；(c)流場；(d) VC-PEMFC煙囪組裝；（(e）VC-PEMFC物理圖。

圖3 (a)單層VC測試原理圖；(b) VC PEMFC堆棧測試系統(tǒng)圖；(c) 不同傾斜度示意圖。

圖4 不同加熱條件下蒸汽室的溫度分布曲線。

END

★ 平臺聲明

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