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尽管燃料电池技术最近取得了进展，但在实现高功率密度运行以满足严格的性能、耐用性和成本目标方面仍然存在重大挑战。这是因为缺乏对氧气、质子、热量和水的相互作用传输的基本了解。在这项研究中，我们采用实验和分析方法来研究使用 Toray 和 Freudenberg 扩散介质的水凝结，这两种介质具有不同的热和扩散特性。Toray 在干燥条件下表现更好，而 Freudenberg 在潮湿条件下表现更好。使用原位极限电流获得的干湿有效扩散率支持性能结果。中子图像显示，对于 Toray 材料，液态水存在于整个扩散介质层中，但对于 Freudenberg，液态水仅存在于陆地下，使通道下的区域保持开放以进行氧气传输。为了进一步了解这一基本机制，我们开发了一个 1-D 模型来模拟燃料电池性能。此外，我们发现水凝结行为受热导率和曲折度与孔隙度之比的乘积控制。该研究结果为改善材料设计和提高各种燃料电池运行条件下的能量转换效率提供了新的见解。
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