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题名质子交换膜燃料电池高效主动喷雾增湿器的设计
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作者
李阳
赵兴旺
丁芳
王显
葛君杰
方川
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机构
北京亿华通科技股份有限公司
成都师范学院创新创业学院
中国科学技术大学化学与材料科学学院
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出处
《应用化学》
北大核心
2025年第7期982-992,共11页
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基金
国家重点研发计划(No.2023YFB4005901)
北京市高层次创新创业人才支持计划科技新星计划(No.20240484717)
+3 种基金
河北省高层次人才团队建设专项(No.235A4401D)
中央引导地方科技发展资金项目(No.246Z4402G)
河北省科技研发平台专项(No.24465201D)
成都师范学院高层次人才引进项目(No.111-111191301)资助。
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文摘
质子交换膜燃料电池(PEMFC)的气体湿度对其性能和寿命有很大的影响,为了控制其气体湿度,通过结构优化:首先,设计了2代均流雾化腔:第1代实现液滴逆向分散,第2代引入三层均流板与四分流道,经计算流体动力学(CFD)优化后四分流道流量误差由4.24%降至1.16%,压降从8.7 kPa降至5 kPa;其次,引入二级换热架构,一级换热器利用出堆水温预热液滴,二级换热器通过调节入堆水温控制湿空气温度,可以避免液态水残留,二级换热器出口露点与理论值吻合,误差≤±1℃,覆盖燃料电池典型工况。结合二代雾化腔和二级换热架构,实测露点可达54.34℃、实测湿度可达63.76 RH%,可以满足电堆较高湿度的需求。这种融合逆流喷雾、均流结构与二级换热技术,能够突破传统膜管增湿器被动加湿、响应慢的局限,可以为燃料电池系统动态湿度管理提供解决方案。
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关键词
质子交换膜燃料电池
喷雾增湿器
雾化腔设计
二级换热
湿度调控
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Keywords
Proton exchange membrane fuel cell
Spray humidifier
Atomization chamber design
Secondary heat exchange
Humidity regulation
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分类号
O646
[理学—物理化学]
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