CFD-ACE+在燃料電池設(shè)計中的應(yīng)用

1、CFD-ACE+在燃料電池設(shè)計中的應(yīng)用 能源 交通運(yùn)輸 電子 燃料電池設(shè)計師怎樣燃料電池的優(yōu)化設(shè)計？ 以下是有關(guān)燃料電池設(shè)計的問題，您注意到了嗎： 壓強(qiáng)、溫度以及流動率如何影響電池性能？ 怎樣的流體冷卻速率可以使電池保持恒定的溫度？ 空氣的相對相對濕度如何影響電池的性能？ 電池工作時溫度最高的部分在什么地方？ 膜/催化劑層的最優(yōu)設(shè)計厚度是多少？ 電池工作時熱彈性應(yīng)力最集中的地方在哪兒？ 電池工作時產(chǎn)生多少水氣，它們到哪里去了？ 您想知道答案嗎？我們?yōu)槟峁┝?ESI CFD Inc 公司研發(fā)的先進(jìn)計算流體力學(xué)和多物 理場軟件 CFD-ACE+,它將為您的燃料電池設(shè)計創(chuàng)造理想的環(huán)境，包括概念設(shè)計

2、，實際性能 分析，以及具體優(yōu)化，而且無論是整體設(shè)計還是局部優(yōu)化，它都能積極勝任。 CFD-ACE+具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： 它高度集成并整合了燃料電池設(shè)計中用到的基礎(chǔ)物理模型：流動、熱和質(zhì)量傳遞， 電流傳遞，催化劑層的電化學(xué)以及熱應(yīng)力； 所有功能通過用戶界面（GUI）使得用戶完全可控； 催化劑層的電化學(xué)模型使用了雙電壓公式建模； 不需要用戶自行定義； 具有內(nèi)置膜模型； 擴(kuò)展的內(nèi)部參數(shù)化和優(yōu)化工具。 原子交換膜燃料電池（PEMFC） CFD-ACE+具有按照 PEM 燃料電池物理基礎(chǔ)進(jìn)行嚴(yán)格建模的獨(dú)有功能。CFD-ACE+能 夠幫助燃料電池設(shè)計工程師深入研究以下 PEM 電池相關(guān)問題： 膜的水合作用

3、，水（液態(tài)水或水蒸氣）的形成與傳遞； 相對濕度，溫度以及壓強(qiáng)對電池性能的影響； 膜電極組合中多區(qū)域內(nèi)的過壓以及歐姆損失； 多孔、扭曲，催化劑摻入以及其他膜電極組合屬性對電池性能的影響。 固體氧化物燃料電池（SOFC） 由于高溫和陶瓷電解液的影響，固體氧化物燃料電池的設(shè)計有其固有的難點(diǎn)， CFD-ACE+針對 SOFC 提供了理想的多相物理環(huán)境進(jìn)行概念設(shè)計，具體分析以及整體優(yōu)化： 幾何與操作條件對電池性能的影響； 溫度分布以及熱應(yīng)力； 燃料電池堆棧排列及系統(tǒng)整體功能； 燃料使用過程中的效率分析。 caeda 直接甲醇燃料電池（DMFC） 直接甲醇燃料電池利用膜作為電解液，直接由液體甲醇產(chǎn)生電流，

4、避免了燃料轉(zhuǎn)化。 CFD-ACE+針對 DMFC 提供了理想的多相物理環(huán)境進(jìn)行概念設(shè)計，具體分析以及整體優(yōu)化： 電解過電壓損失和極化反應(yīng)； 能量密度和溫度分布； 甲醇透過作用； 膜對陰極催化劑的毒化作用； 催化劑的使用。 總結(jié)：我們提供的解決方案 流體流動 電化學(xué) 毛細(xì)作用 熱和質(zhì)量傳遞 過電壓損失 熱彈性應(yīng)力 完全并行化設(shè)計分析 膜模型 CFD-ACE+針對燃料電池建模的其他功能： 完全多孔介質(zhì)流動模型，包括空間壓縮而導(dǎo)致的流動加速，各向異性的線性和（或） 非線性阻抗引起的壓力損失； 熱和質(zhì)量在多孔介質(zhì)中的傳遞，包括分散扭曲作用的影響； 電化學(xué)在催化層的作用，應(yīng)用雙電壓公式?；钚缘拇呋瘎硬?/p>

5、沒有收縮為一個表面， 而仍舊保持立體狀態(tài)。此外還包括應(yīng)用完整的 Butler-Volmer 方程描述小孔尺寸的 作用和催化劑載入的動力學(xué)過程； 內(nèi)建了膜模型； 后處理形成了集中的電壓電流特性，且沒有其他額外計算?？梢院芊奖愕氖褂脭?shù) 據(jù)創(chuàng)建極化曲線； 使用了完全的 Stefan Maxwell 方程描述核素傳輸，對多孔區(qū)域可作出合適的修改； 在設(shè)想的孔催化劑離聚物界面處，通過反應(yīng)擴(kuò)散平衡來細(xì)致地描述在催化劑層 的不同種類的化學(xué)反應(yīng)，而且可以體現(xiàn)反應(yīng)現(xiàn)象中關(guān)鍵參數(shù)的影響，如催化劑的載 入過程以及孔的尺寸； 通過求解有關(guān)液體飽和度的一個獨(dú)立的傳輸方程，可以描述 PEMFC 中液態(tài)水的傳 遞。包括壓強(qiáng)、表面張力、電摻激發(fā)器牽引以及重力等對液體傳遞狀態(tài)的影響，還 包括液態(tài)水對水蒸氣擴(kuò)散的阻礙作用。 ESI 公司是世界工業(yè)產(chǎn)品數(shù)值模擬研究以及軟件研發(fā)的杰出代表。它創(chuàng)建于 1988 年， 總部位于法國巴黎，擁有強(qiáng)大的研發(fā)隊伍，其產(chǎn)品已經(jīng)得到世界范圍內(nèi)的認(rèn)可。全球使用 ESI 公司軟件和服務(wù)的有六百多個國際性的集團(tuán)公司，如洛克希德-馬丁，波音, Caterpillar, 克勒斯勒,福特汽車, Ballard Power,通用, 寶馬,霍尼維爾, 惠普, IBM, 英特爾等.ESI CFD Inc. 是 ESI 公