在泡沫基PEMFC工作过程中,泡沫金属流场需要同时进行气液传质,泡沫金属的孔径过小会导致液态水难以排出,发生水淹现象,但孔径过大则会影响到泡沫金属与气体扩散层的接触面积使其接触电阻过大。因此SHIN等
[27]提出一种混合孔径镀金泡沫镍的流场设计。在进气区,采用450 μm小孔径、孔隙率为95%的泡沫镍,以增加接触面积,降低欧姆电阻;在出口区,采用800 μm大孔径的泡沫镍用于改善传质,加强水传输能力。混合孔径泡沫金属PEMFC在大电流密度下表现出更好的性能,甚至优于800 μm泡沫金属的PEMFC(
图6)。这是由于混合泡沫金属克服了450 μm泡沫金属扩散面积小和800 μm泡沫金属接触面积小的缺点。450 μm泡沫金属的大接触表面积可降低PEMFC的欧姆损耗;同时,800 μm泡沫金属的大扩散面积使PEMFC在液态水管理方面得到显著改善,从而降低了浓度损失。因此,混合泡沫金属PEMFC在性能上优于其他泡沫金属PEMFC。在1.92 A/cm
2的电流密度下,具有混合孔径泡沫金属的PEMFC能够产生约25.3 W的最大功率,这意味着与传统蛇形通道结构的PEMFC相比,最大功率提升了约60.1%。