PEM燃料电池流场数值模拟和试验研究的任务书.docx

PEM燃料电池流场数值模拟和试验研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着工业化进程不断加快，能源的需求量也急速增长。化石能源的开采和使用给环境带来了巨大的压力和威胁，因此新能源的研究和应用越来越受到广泛关注。作为一种符合可持续发展理念的新能源，燃料电池正逐渐成为人们关注的热点。燃料电池具有高效、环保、快速响应等优点，因此燃料电池的研究和应用将为解决能源问题和保护资源环境发挥重要作用。
燃料电池中最常用的是质子交换膜燃料电池（PEMFC），其组成主要包括质子交换膜、阳极、阴极、电解质等，其中燃料电池的流场设计对燃料电池的性能影响非常大。通过流场的设计，可以提高质子和电子的传递速度，减少集流效应和流道压降，同时也可以优化燃料分布，考虑氧气的传输，从而提高燃料电池的效率和稳定性。
因此，本次研究将通过数值模拟和实验研究的方式，对PEM燃料电池流场进行设计和优化，以期提高PEM燃料电池的性能和稳定性。
二、研究内容
1.对PEM燃料电池流场进行数值模拟研究。采用计算流体力学（CFD）方法，对PEM燃料电池流场进行数值模拟，并对不同的流场设计方案进行模拟比较分析，找到最优化的方案。
2.对PEM燃料电池流场进行实验研究。建立实验系统，对不同的流场设计方案进行试验研究，比较不同方案下燃料电池的性能和稳定性，验证数值模拟的可靠性和准确性。
3.结合数值模拟和实验研究结果，优化PEM燃料电池流场设计。将数值模拟和实验研究结果结合起来，对PEM燃料电池流场进行设计和优化，提高PEM燃料电池的性能和稳定性。
三、研究计划和进度
1.前期准备阶段（1个月）
1）进行文献调研，熟悉PEM燃料电池的基本原理、数值模拟方法和实验方法。
2）搭建数值模拟软件的计算平台，掌握CFD方法的建模和求解。
3）搭建实验系统，具备试验条件和设备。
2.数值模拟阶段（2个月）
1）根据PEM燃料电池的特点，建立数值模拟的单元模型。
2）分别对不同的流场设计方案进行数值模拟计算。
3）对比不同方案下的燃料电池性能和稳定性，找到最优化的方案。
3.实验研究阶段（3个月）
1）准备实验样品，根据数值模拟结果确定设计方案。
2）建立实验体系，掌握实验技能和操作流程。
3）对不同流场设计方案下的燃料电池进行实验研究，比较不同方案下燃料电池的性能和稳定性。
4.计算分析和数据处理阶段（1个月）
1）对数值模拟和实验研究结果进行计算分析和数据处理，获取数据和图表。
2）对比不同设计方案下的数据和图表，找到最优化的流场设计方案。
5.研究总结和论文撰写阶段（1个月）
1）对研究结果进行总结，撰写研究报告和论文。
2）整理研究数据、图表和结果，形成完整的研究报告和论文。
四、预期成果
1.通过数值模拟和实验研究，找到最优化的PEM燃料电池流场设计方案。
2.发表1篇优秀的研究论文，参加相关学术会议。
3.掌握燃料电池的数值模拟和实验研究方法，为未来相关研究提供基础和参考。