第29卷第3期洁净煤技术Vol.29No.32023年3月CleanCoalTechnologyMar.2023流场结构对PEM电解槽性能影响模拟王华1,马晓锋2,何勇2,徐超群2,朱燕群2,王智化2(1.浙江富兴海运有限公司,浙江杭州310013;2.浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027)移动阅读收稿日期:2023-01-09;责任编辑:白娅娜DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.H23010901基金项目:国家自然科学基金资助项目(52125605)作者简介:王华(1978—),男,浙江杭州人,工程师,硕士。E-mail:6335144@qq.com通讯作者:王智化(1977—),男,河南荥阳人,教授,博士。E-mail:wangzh@zju.edu.cn引用格式:王华,马晓锋,何勇,等.流场结构对PEM电解槽性能影响模拟[J].洁净煤技术,2023,29(3):78-84.WANGHua,MAXiaofeng,HEYong,etal.SimulationoftheeffectofflowchannelstructureontheperformanceofPEMelectrolyzer[J].CleanCoalTechnology,2023,29(3):78-84.摘要:为了提高质子交换膜(PEM)电解槽的性能,降低电压损耗,提升运行稳定性,在一定假设条件下,使用Comsol软件建立了全尺寸多通道的质子交换膜电解槽三维模型,并将仿真计算结果与文献中同尺寸PEM电解槽试验测试结果进行对比验证,仿真结果与文献试验测试结果基本吻合。基于此电解槽模型研究了流道高度、堵块、脊宽度等对PEM电解槽性能的影响,从而优化流场结构。仿真结果显示,在研究设定的PEM电解槽尺寸下,最佳流道高度为2mm;在流道顶部设置堵块可使扩散层内氧气质量分数下降约2.6%,膜电极平均温度下降2.2K左右,电解槽的电解电势减少0.0235V左右;流场脊宽度由2mm减小至1mm时,平均氧气质量分数下降约8.7%,膜电极平均温度下降6.21K,电解槽电解电势下降0.04V左右。优化后的流场结构有利于循环水带走扩散层内氧气,降低氧气气泡堵塞扩散层孔隙的可能性,减小传质阻力,增强传热过程,及时排出电解槽中多余热量,降低电解槽电解电势,提高电解槽性能和运行稳定性。关...