近日，我院邢磊研究员以第一作者身份，在化工顶级期刊AIChE Journal发表题为“A novel flow field with controllable pressure gradient to enhance mass transport and water removal of PEM fuel cells”的文章 （AIChE J, 2020, 66: e16957）。合作者包括我校施伟东研究员、徐远翔硕士、苏华能研究员、徐谦副教授，克罗地亚Split大学Zeljko Penga研究员、Frano Barbir教授等人。
本文中设计了一种易于加工的平行流道，通过在传统平行流道中引入一组独立流道，实现了相邻流道内流体压差可控的创新设计。高压流道内的反应气会在压差作用下挤压到低压流道，由此提高了极板肋条下方多孔电极内的氧气浓度。此外，多孔电极内生成的水也会在压差作用下更为高效得排出，降低气体传质阻力，提高电流密度均匀性和提升电池整体性能。通过实验数据验证了所建立CFD模型，并用该模型分析了压差对氧气浓度分布和排水性能的影响机制，模拟了不同流道/肋条宽度比、GDL 厚度以及不同压差对电池性能的影响，得出了适用于广泛使用的流道和GDL的最佳压差范围。本研究具有设计简单、易于加工、效果显著等优点，克服了传统parallel流道肋条下电极区域催化剂利用率低和interdigitated流道压降大的缺点，为燃料电池流场设计提供了创新思路。
本研究受到国家自然科学基金21522603, 21878129, 21978118，江苏省自然科学基金BK20140011, BK20170530以及欧盟发展基金KK.01.1.1.01.的资助。
