本书在综述质子交换膜燃料电池水热管理技术研究进展的基础上，介绍了燃料电池水气传输的基本机制；提出了质子交换膜燃料电池温度场分布的测量方法，研究了不同操作条件对燃料电池内部温度分布的影响及其热平衡机制；研究了质子交换膜燃料电池在高温高压下的运行特性，并对燃料电池的最优工作压力进行了推导分析；研究了质子交换膜燃料电池的尾气冷凝机制，并提出尾气冷凝除湿和尾气冷凝自增湿两种不同机制对燃料电池性能的影响；研究了重力辅助排水机制对质子交换膜燃料电池性能影响的机理，并利用单电池和电堆进行试验验证其机理；本书还重点研究了闭口系质子交换膜燃料电池的水气管理方法，并提出了影响燃料电池耐久性的水淹和碳腐蚀机制。
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目录
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1 质子交换膜燃料电池水热管理机制 1
1.1 质子交换膜燃料电池简介 1
1.1.1 质子交换膜燃料电池工作原理 4
1.1.2 质子交换膜燃料电池结构 5
1.1.3 质子交换膜燃料电池堆简介 6
1.2 质子交换膜燃料电池水热传输机制 7
1.2.1 概述 7
1.2.2 质子交换膜燃料电池水管理研究现状 8
1.2.3 质子交换膜燃料电池热分布研究现状 14
1.2.4 质子交换膜燃料电池水传输机制 18
1.3 质子交换膜燃料电池扩散层表面液滴脱离机理 20
参考文献 22
2 质子交换膜燃料电池温度分布及热平衡机制 27
2.1 质子交换膜燃料电池扩散层温度分布 27
2.1.1 数学模型 27
2.1.2 计算模型 29
2.1.3 模型假设 30
2.1.4 单流道扩散层温度分布 30
2.1.5 操作压力对温度分布的影响 31
2.1.6 反应气体流量对温度分布的影响 32
2.1.7 进气温度对温度分布的影响 33
2.2 氢空质子交换膜燃料电池温度场分布的实验研究 34
2.2.1 燃料电池电堆温度分布的在线监测方法 35
2.2.2 氢空燃料电池温度分布特性 39
2.2.3 操作条件对氢空燃料电池温度分布的影响 40
2.3 氢氧质子交换膜燃料电池温度场分布的实验研究 47
2.3.1 氢氧燃料电池堆温度分布研究方法 47
2.3.2 氢氧燃料电池温度分布 48
2.3.3 操作条件对氢氧燃料电池温度分布的影响 52
2.4 质子交换膜燃料电池内热平衡的理论分析 55
2.4.1 不同过量系数进出口水蒸气流量分布 57
2.4.2 对流换热量与总散热量的关系 57
2.4.3 冷却水散热量分析 58
2.4.4 电堆的产热速率分析 59
2.4.5 系统热平衡分析 60
参考文献 62
3 质子交换膜燃料电池高温高压运行特性 64
3.1 理论公式推导 65
3.2 温度和压力对理论电压的影响 67
3.3 最优工作压力分析 68
3.4 燃料电池电堆高温运行特性分析 69
参考文献 72
4 质子交换膜燃料电池尾气冷凝机制 74
4.1 尾气冷凝除湿对燃料电池性能的影响 74
4.1.1 尾气冷凝除湿的理论机制 74
4.1.2 尾气冷凝除湿机制的实验方法 77
4.1.3 温度对电堆性能的影响 78
4.1.4 阴极相对湿度对燃料电池性能的影响 81
4.1.5 操作压力对燃料电池性能的影响 82
4.1.6 尾气冷凝除湿对电池运行稳定性的影响 83
4.2 尾气冷凝自增湿对燃料电池性能的影响 85
4.2.1 燃料电池尾气冷凝系统设计 85
4.2.2 尾气冷凝对电池性能的影响 86
4.2.3 燃料电池尾气冷凝回收水量 87
4.2.4 尾气冷凝自增湿散热特性分析 89
参考文献 94
5 质子交换膜燃料电池重力辅助排水机制 95
5.1 重力辅助排水理论分析 95
5.2 燃料电池单电池重力辅助排水的实验研究 99
5.2.1 单电池重力辅助排水实验方法 99
5.2.2 单电池基本性能 102
5.2.3 不同流速电池性能 103
5.2.4 不同温度低流速电池性能 104
5.2.5 反应气体不加湿对电池性能影响 105
5.3 燃料电池堆重力辅助排水的实验研究 106
5.3.1 电堆重力辅助排水实验方法 107
5.3.2 相同进气方式、不同倾斜角度对电池性能的影响 109
5.3.3 相同倾斜角度、不同进气方式对电池性能的影响 111
5.3.4 电堆竖直放置时电池浓差极化比较与分析 113
参考文献 113
6 闭口系质子交换膜燃料电池水气管理机制 115
6.1 闭口燃料电池脉冲排放动态响应特性的实验研究 116
6.1.1 闭口系燃料电池脉冲排放动态特性的实验研究方法 116
6.1.2 阳极脉冲排放特性 118
6.1.3 阴极脉冲排放特性 126
6.1.4 阳极闭口运行对膜电极的影响 131
6.2 阳极闭口系燃料电池的阴极出口开口率优化的实验研究 139
6.2.1 阳极闭口系燃料电池的阴极出口开口率优化的实验方法 139
6.2.2 阴极开口率对阳极闭口燃料电池运行稳定性影响 141
6.2.3 不同阳极开口率下运行性能诊断 142
6.3 阴、阳极全闭口系燃料电池运行特性的实验研究 148
6.3.1 阴、阳极全闭口系燃料电池运行特性的实验研究方法 148
6.3.2 阴、阳极全闭口燃料电池运行特性研究 150
6.3.3 工作温度对全闭口运行影响 151
6.3.4 压差对全闭口运行影响 153
6.3.5 闭口系燃料电池运行性能诊断 157
6.3.6 阴、阳极全闭口燃料电池运行优化 159
6.4 闭口系燃料电池启停衰减特性的实验研究 168
6.4.1 闭口系燃料电池启停衰减特性的实验研究方法 168
6.4.2 横电流和横电压放电 171
6.4.3 启动和停机过程 172
6.4.4 闭口系燃料电池启停衰减诊断 173
参考文献 180
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