微型甲醇燃料電池陽極CO-,2-排出研究.pdf

1、隨著自然資源的日益缺乏和人們環(huán)保意識的提高，燃料電池作為一種綠色能源受到越來越多的青睞，它具有高能量比、模塊化、方便持久和環(huán)境友好等優(yōu)點，以甲醇為燃料的直接甲醇燃料電池時單兵電源、筆記本電腦等供電的優(yōu)選小型便攜式電源，目前正處在研究開發(fā)階段。 本文利用CFD方法模擬了微型直接甲醇燃料電池陽極二氧化碳氣體在溝道中的流動與分布，結(jié)合兩相流理論，研究了不同流場布局、溝道尺寸和燃料入口流速對兩相流壓力降及氣體分布的影響，得到了最大殘余體

2、積含氣率與流道寬度和入口速度的關(guān)系，結(jié)果表明蛇形流場排泡效果要優(yōu)于平行流場。根據(jù)計算結(jié)果，分別對蛇形流場、平行流場和三通道蛇形流場中氣體聚集的位置進行了預(yù)測。研究結(jié)果為流場的參數(shù)設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了參考。 針對陽極流道中二氧化碳氣體的堵塞問題，本文設(shè)計了各處溝道寬度漸變的非均衡流場，并通過數(shù)值模擬和試驗方法進行研究。結(jié)果表明從氣體體積分布與體積含氣率得出非均衡流場更加有利于二氧化碳氣泡的排出。同時分析了用不同結(jié)構(gòu)和形狀的非均衡流

3、場板制作的微型直接甲醇燃料電池內(nèi)兩相流的壓力降行為，得出了流場進出口間流體壓降隨燃料電池輸出電流密度變化的基本規(guī)律。 在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，本文用自呼吸式直接甲醇燃料電池，根據(jù)溝道入口寬度，形狀制作了16種陽極流場板，對應(yīng)16個不同的電池，每塊流場板的流道都分布在10mm×10mm的范圍內(nèi)。整個電池由五部分組成，分別為陽極蓋片、陽極流場板、MEA、陰極集流板和陰極蓋片，陽極流場板由不銹鋼材料加工而成，同時起到了集流板的作用，在ME

4、A和流場板之間有集流網(wǎng)，可以更好的收集電流，陽極和陰極蓋片的材料均為透明的PMMA有機玻璃。 實驗系統(tǒng)包括：雙通道微量注射泵、電子負載(上位機)、壓力變送器、燃料電池和控制計算機。利用這個測試平臺對不同工作條件下和不同流場形態(tài)下的電池性能進行了測定，實驗結(jié)果表明，在低電流密度下，壓降隨電流密度的升高而升高，當在一定的電流密度下到達一個峰值后，壓降隨著電流密度的增加而減小，同時壓降隨著甲醇入口流速的增加而增加，但是過低和過高的流速