PEMFC密封结构的泄漏机理模型及应力松弛影响

简介

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的金属双极板的压缩密封结构,提出一套泄漏率理论预测方法.该方法以基于粗糙间隙流动数值分析的泄漏机理模型为基础,耦合了粗糙元微观力学变形特性分析和橡胶垫片宏观力学变形特性分析,由于不依赖任何经验参数,因此可以定量评价各种因素对密封结构密封性能的影响,包括密封材料的长期应力松弛行为.与已有实验研究相比较,所提出的泄漏率预测模型具有较高的精度.根据进一步的计算分析,为维持长期泄漏率在20 mL/s以下,密封结构参数可参考如下方案双极板粗糙度低于15μm,硅橡胶平垫片邵氏硬度在50~60范围内,初始压缩率在15%以上.研究结果可为PEMFC密封结构设计提供理论指导.