五、结论
本文章根据有限元理论,利用CATIA 软件和ANSYS 软件作为研究工具,具体研究了质子交换膜燃料电池受到极板的紧固作用发生的弹性形变,以及由此引发的电池内部发生各种物理和化学的变化,对物质传输影响,以及对电池性能的影响。
1)通过将ANSYS 软件计算后的结果与理论值进行分析对比,得出了紧固作用的增大和孔隙率的减小对于燃料电池的性能既有提高的影响也有降低的影响。孔隙率大的增加了传输通道,可以让反应物和生成物更轻松的通过。而孔隙率小的意味着通道比较狭小,会使得反应物和生成物堵塞。
2)扩散层的孔隙率变小,会使传输质量变差,但是电池的内阻也会随之变小。另外,扩散层厚度的变小,电池的导电率变强,这样非常有利于电荷的传导。因此,最佳的孔隙率应取一个折中的方案。
3)有限元模型可以对电池的装配参数和运行参数做更进一步的综合研究,并且可以对电池的优化研究提供有效的设计工具。
由以上分析结果可知,随着夹紧力的增大, 孔隙率会逐渐减小, 并且会影响催化层和扩散层的水含量, 直接影响电池性能。