对航空PEM燃料电池的冷却效率的实验研究和模拟
Till Lennart Kösters1,2,3, Arne Graf von Schweinitz1,2, Michael Heere4,5
1Institute for Internal Combustion Engines and Fuel Cells (ivb), Technische Universität Braunschweig, Braunschweig, Germany.
Scientific reports
|December 28, 2023
概括
本研究介绍了一种使用冷却的轻量级热管理系统,用于飞机中的质子交换膜燃料电池 (PEMFC). 该系统有效控制了PEMFC温度,证明了它对零排放航空的可行性.
科学领域:
- 航空航天工程 航空航天工程
- 可持续能源系统 可持续能源系统
- 电化学工程 电化学工程
背景情况:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFCs) 为零排放航空提供了一条道路,具有降低噪音和排放等好处.
- 有效的热管理对于PEMFC系统可靠性和飞机重量优化至关重要.
研究的目的:
- 介绍和分析使用冷却的PEMFCs的简化,轻量化热管理系统.
- 评估在飞机燃料电池应用中使用冷却用于热控制的可行性.
主要方法:
- 开发一个简化,轻量级的热管理系统概念.
- 用于实验验证的测试装置的设计和使用.
- 在ANSYS Fluent中创建和模拟3D单通道模型.
主要成果:
- 在模拟和实验中,冷却系统成功地保持了PEMFC温度在所需的值内.
- 模型结果表明,质量流和入口温度是关键的控制参数.
- 在中低电流密度下观察到冷却的最佳性能.
结论:
- 通过反应剂流控制PEMFC温度是飞机可行的热管理策略.
- 开发的系统为未来的零排放飞机提供了一种轻量级和潜在可靠的解决方案.
- 对交替流场设计的进一步研究可以提高冷却效率.
