Die Protonenaustauschmembran (PEM)-Wasserelektrolyse zur Wasserstoffproduktion hat ein breites Anwendungspotenzial, weist jedoch noch Nachteile wie hohe Gerätekosten und unzureichende Haltbarkeit auf. Die Optimierung des Strömungskanals kann die gleichmäßige Verteilung von Wasser und Wärme im PEM verbessern und die Lebensdauer der Elektrolysezelle verlängern. Zur Verbesserung der Leistung der PEM-Elektrolysezelle wurde mit der COMSOL-Simulationssoftware ein dreidimensionales Wellenkanalmodell entworfen und simuliert. Es wurden Polarisationskurven, Verteilung von Reaktanten und Produkten sowie Temperaturverteilung bei elektrolytischen Zellen mit Wellenstrukturen unterschiedlicher Frequenzen untersucht, und der Einfluss der Strömungsgeschwindigkeitsänderung nach Zugabe der Wellstruktur auf die Zellleistung wurde analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass im Vergleich zu herkömmlichen rechteckigen Kanälen die Wellenkanäle eine deutlich verbesserte Wärme- und Stoffübertragung besitzen und bessere Polarisationsleistungen erbringen; bei einer Wellenfrequenz von 1,0 stieg die Stromdichte der Elektrolysezelle um 2,1 %, der durchschnittliche Gasvolumenanteil in der anodischen Katalysatorschicht sank um 3,7 % und die Gesamtleistung war optimal. Diese Erkenntnisse können als Referenz für das Design von PEM-Elektrolysekanälen dienen.

Protonenaustauschmembran;Wasserelektrolyse zur Wasserstoffproduktion;Simulationsstudie;Kanaldesign