质子交换膜电解槽中的气液两相流动模拟

　　

摘要：质子交换膜电解池(PEMEC)是生产高纯度、低功耗氢气的最有前途的方法之一。但目前缺乏对于PEMEC的进口温度和膜厚度选择的相关研究。为此，本文建立了三维、两相、非等温质子交换膜水电解池模型，分析温度和膜厚度对PEMEC极化曲线、产氢速率以及电流密度和物质浓度的影响。结果表明，电解池性能取决于热量和电解槽结构的共同作用，提高入口温度可以有效提高催化层动力学反应速率，降低膜的欧姆电阻，促进性能的提高，工作温度从313.15 K提高到333.15 K会使电流密度升高4.2%。此外，降低膜厚度可以明显提高性能，提高产氢速率，但会加速高电压下膜温度的升高。通过研究结论，可有助于电解槽开发过程选择适宜的入口温度和膜厚度，提高制氢效率，降低实验成本。

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