PEMFC流道的多目标优化

摘要

流道是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成部分,能够通过影响PEMFC的传质表现影响其性能。建立了一个单直流道的三维单相非等温PEMFC数值模型,以此为基础,采用基于非支配排序的多目标遗传算法(NSGA-II)以PEMFC的总功率和寄生功耗为目标对流道结构进行优化。在优化后得到的Pareto前沿中选择最优的流道结构。结果表明,相比于初始的矩形流道,最优流道的横截面为梯形截面,而且整个流道沿轴向呈现锥形结构。在0.5V电压下,最优流道下的PEMFC总功率较优化前提高了10.21%,寄生功耗降低了0.032%。不仅如此,优化后的PEMFC具有更均匀的氧气和电流密度分布。