| 基于纤维面内取向分布的气体扩散层重构与传输性能分析 |
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| 引用本文： | 尹泽泉,王虎,张锐明,唐浩林,隋邦傑.基于纤维面内取向分布的气体扩散层重构与传输性能分析[J].重庆大学学报(自然科学版),2023,46(9):23-32. |
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| 作者姓名： | 尹泽泉 王虎 张锐明 唐浩林 隋邦傑 |
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| 作者单位： | 1.武汉理工大学 汽车工程学院，武汉 430070;2.先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心， 广东 佛山 528200;3.广东省武理工氢能产业技术研究院，广东 佛山 528216 |
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| 基金项目： | 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心（佛山仙湖实验室）开放基金（XHD2020-004）；广东省重点领域研发计划项目（2019B090909003）。 |
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| 摘 要： | 提出一种重构燃料电池气体扩散层(GDL)微观结构的新方法，用于研究纤维面内取向分布对GDL传输性能的影响。利用XCT扫描获取GDL二维切片图进行阈值分割得到GDL三维模型，通过纤维追踪技术区分纤维与粘接剂，得出纤维面内取向概率分布、纤维骨架局部孔隙率、纤维与粘接剂组分比例等信息作为控制因素，重构更加准确的GDL纤维骨架，并通过形态学处理添加粘接剂得到GDL孔尺度模型。对1 000 μm×1 000 μm×200 μm的GDL计算域进行性能模拟计算，分析不同纤维取向分布对GDL的气体传输、热电传导性能的影响。由于碳纸在制造中大部分纤维顺着造纸机运行方向(纵向)排列，不同排列方式严重影响GDL在纵向、横向和穿面方向(TP方向)的性能。研究结果表明：随着纤维纵向分布集中程度提高，气体传输与热电传导性能在纵向提高，但在横向降低；对于TP方向，本研究中的纤维集中于纵向的一致性系数为0.029的取向分布时，GDL模型性能较优；电导率及热导率对纤维取向分布比气体扩散率更敏感。
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| 关 键 词： | 气体扩散层 纤维追踪 纤维取向概率分布 编程重构 传输性能 |
| 收稿时间： | 2022/6/15 0:00:00 |
Reconstruction and transport performance of gas diffusion layer based on the in-plane distribution of fibers |
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| YIN Zequan,WANG Hu,ZHANG Ruiming,TANG Haolin,SUI PangChieh.Reconstruction and transport performance of gas diffusion layer based on the in-plane distribution of fibers[J].Journal of Chongqing University(Natural Science Edition),2023,46(9):23-32. |
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| Authors: | YIN Zequan WANG Hu ZHANG Ruiming TANG Haolin SUI PangChieh |
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| Institution: | 1.School of Automotive Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, P. R. China;2.Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory, Foshan, Guangdong 528200, P. R. China;3.Guangdong Hydrogen Energy Institute of WHUT, Foshan, Guangdong 528216, P. R. China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | gas diffusion layer fiber tracking fiber orientation probability distribution programming reconstruction transport performance |
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