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微重力下基于流体相场的质子交换膜电解槽气泡行为与能量效率仿真研究

沈鑫华 王进 蓝鼎 翟思涵 陈浩

沈鑫华, 王进, 蓝鼎, 翟思涵, 陈浩. 微重力下基于流体相场的质子交换膜电解槽气泡行为与能量效率仿真研究[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025-0153
引用本文: 沈鑫华, 王进, 蓝鼎, 翟思涵, 陈浩. 微重力下基于流体相场的质子交换膜电解槽气泡行为与能量效率仿真研究[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025-0153
Simulation study of bubble behavior and energy efficiency in proton exchange membrane electrolyzers based on fluid phase field under microgravity conditions[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2025-0153
Citation: Simulation study of bubble behavior and energy efficiency in proton exchange membrane electrolyzers based on fluid phase field under microgravity conditions[J]. Chinese Journal of Space Science. doi: 10.11728/cjss2025-0153

微重力下基于流体相场的质子交换膜电解槽气泡行为与能量效率仿真研究

doi: 10.11728/cjss2025-0153

Simulation study of bubble behavior and energy efficiency in proton exchange membrane electrolyzers based on fluid phase field under microgravity conditions

  • 摘要: 质子交换膜水电解槽(PEMWE)是一种前景广阔的清洁可再生能源制氢技术装置,也是空间站环控生保系统的关键技术之一。微重力状态下,PEMWE内部的气泡行为对于系统能源转化效率极为重要。在本研究中,开发了一种基于电化学模型耦合流体相场的多物理场模型,对比研究了常重力和微重力环境下各项基本参数对PEMWE中气泡迁移行为以及能量效率的影响。结果表明,在微重力环境下,入口水流速从0.1m/s增加至0.5m/s时,导致下壁气泡覆盖率升高9.5%,在流道深度为0.8mm时,易形成扁平状气泡流堵塞流道下壁。在常重力环境下,入口水流速对下壁气泡覆盖率影响较小,但当流道深度较低时,仍易形成薄膜流,进而堵塞流道。这些研究为PEMWE的气泡管理以及能量效率提升提供了有价值的指导。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-01
  • 录用日期:  2025-11-14
  • 修回日期:  2025-11-04
  • 网络出版日期:  2026-01-13

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