下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
自1950年通用电气公司首次开发PEMFC及1962年至1966年美国双子座太空任务的首次实际应用以来，水管理问题一直伴随着PEMFC。直到今天，为了获得更好的性能，该领域的大量研究仍然在继续。
PEMFC中阴极催化层发生氧还原反应生成水，加上电渗拖拽将水从阳极拖拽至阴极，使得阴极催化层中水更加富集，当膜电极中局部水蒸气压力高于当地饱和蒸气压力，水蒸气通常会冷凝成液态水。液态水在多孔介质中一般认为是通过毛细压力的作用从催化层排出至流道中。在PEMFC仿真中一般通过Leverett-J方程来表示毛细压力对液态水传输的影响：
式中， P c 是毛细压力（Pa）； σ 是液态水表面张力（Pa）； θ 是接触角（°）； ε 是孔隙率（%）； K 是固有渗透率（%）； S 是饱和度（%）。
阴极流道中液态水的来源主要有两个方面：一是局部水蒸气分压超过该位置温度对应的饱和蒸气压时，水蒸气会在流道壁面凝结成液态水；二是阴极催化层反应生成的液态水在毛细压力的作用下经过其气体扩散层传输，会抵达并突破与流道接触的扩散层孔隙面。液滴在扩散层表面上形成、生长、脱离和迁移进流道中。流道内液滴的传输是气流作用与液滴表面张力相互影响的结果。如果外部气流的剪切力不足以克服流道壁面和气体扩散层表面孔隙对液态水的阻力，形成的液滴便无法及时脱离孔隙的束缚。如果外部气流的作用力能够克服阻力，液滴增加到一定高度后克服孔隙的束缚并沿底部壁面往出口方向移动。