各向异性膨胀石墨双极板对燃料电池性能的影响

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摘 要：该文分析了膨胀石墨双极板（EGBPs）各向异性结构对燃料电池水热管理与输出性能的影响。建立了三维两相非等温数值模型，对比了4种典型复合材料结构下温度、电流密度、水含量等参数的分布特征，揭示了双极板传热特性与输出性能的耦合效应。结果表明：沿质子传递方向热导率（kz）对燃料电池性能具有显著影响，在2.2 A cm-2电流密度下，将kz从常规结构的5 W·m-1·K-1提升至280 W·m-1·K-1，可以使输出性能提高22 mV；沿流道气体流动方向的热导率（ky）是影响散热能力的关键因素，将ky与kz提高至280 W·m-1·K-1，或者实现各向同性结构（kx = ky = kz = 20 W·m-1·K-1），均能够使膜电极组件（MEA）核心区域的温度降低2 ℃左右。（剩余15340字）