质子交换膜电解池启动过程的数值模拟研究

李治龙，张淼，陈佳逸

同惠新能源汽车创新研究院

E-mail: zhilong@tonghuilab.com

报告摘要

随着可再生能源与绿色制氢技术的快速发展，质子交换膜电解池（PEMEC）因其高效率、高纯度、无污染的特性，成为氢能规模化制备的关键技术。本文通过建立三维直流道质子交换膜电解池瞬态多物理场模型，综合考虑电化学反应、离子传导、热传导及两相流动等关键过程，模拟电解池启动过程的动态变化。构建了电化学、热力学与流体力学耦合的一体化仿真框架，为电解池启动过程的内部特性研究提供了理论支撑。研究分析了电解池启动过程的温度分布、电极过电势及气液相体积分数等关键物理量的变化规律。结果表明：随着电压逐步加载，体系由初始液态水主导状态逐渐过渡至稳定产气阶段，气相体积分数的增长与反应速率呈正相关关系；适当的加载速率可有效降低过电势积累，提升启动稳定性与能量转化效率。