刘洪潭博士以国家杰出青年科学基金海外青年学者合作研究基金（两相与多相热物理学，编号：50228606）为依托，在质子交换膜燃料电池的气液两相流与系统特性方面，同时展开数值模拟和实验，对电池内部气体扩散层多孔介质中的气液两相和异向扩散输运问题进行了研究，建立了一个新的以多相流混合物模型为基础的电池内传热传质二维、两相流数学模型（代表工作1），并提出了一种新颖的应用电流、温度分布测量垫片法同时获得电池内部的局部电流密度和温度数据（代表工作2），该项目研究结果对于开发高功率、高可靠性的燃料电池具有重要的意义。

    通过本项目的实施，建立了一个新的以多相流混合物模型为基础的电池内传热传质二维、两相流数学模型，该模型通过将催化剂层作为一个有实际厚度的区域来处理；不仅考虑了水分的相变，而且还考虑了相变对动量和能量传递的影响。实验和模拟结果对比发现，用新建立的二维、两相流模型来模拟质子交换膜燃料电池的传热传质是有效的。针对传统模型不考虑催化剂层厚度和相变影响的缺陷，该项目提出的模型采用了局部尺寸方法技术，通过将催化剂层厚度在计算过程中局部放大，并在计算过程中考虑相变对动量和能量传递的影响，因此可以得到催化剂层和质子交换膜中的传质结果和温度变化，故而应用此模型可以将计算空间范围覆盖全部电池结构（质子交换膜、催化剂层、气体扩散层和气体流道）中的传质情况，节省了以往需要实验才能确定催化剂层和质子交换膜中温度和传质变化的时间。此研究为快速准确评估燃料电池寿命和性能提供了理论支持。代表工作《PEM fuel cell performance and its two-phase mass transport》发表于化学电源顶级期刊《Journal of Power Sources》，目前已被SCI引用77次。

    针对现有电流和温度分布测量方法的缺点，还提出了一种新颖方法，即应用电流、温度分布测量垫片（发明专利号ZL 200510041871.9）。该方法在环氧树脂或聚四氟乙烯薄片基底上制备了镀金铜条，并将T型热电偶嵌入基底表面，从而可以同时获得电池内部的局部电流密度和温度。该项目发明的这种电流、温度分布测量方法具有加工简单、成本低廉、使用方便等优点。使用这种方法来测量电池局部性能时，不需要对现有的燃料电池结构做任何改造。最突出的特点是这种测量方法不仅适用于任何流场的电池单体，还可适用于任何流场的燃料电池堆。这种电流、温度分布测量方法具有很高的空间分辨率，可将应用传统技术如电极分割、磁环组等方法的厘米空间分辨率提高至毫米量级。传统的电极分割、子电池、磁环组等测试技术只能用于单电池，而本方法除了可应用于单电池，还可以用于电堆。代表工作《A novel technique for measuring current distributions in PEM fuel cells》发表于化学电源顶级期刊《Journal of Power Sources》，目前已被SCI引用72次。