近年來,全球都在面臨著嚴(yán)峻的大氣污染以及能源短缺問題,燃料電池作為一種清潔、高效的發(fā)電裝置被認(rèn)為是不可再生能源的最佳替代品。燃料電池種類繁多,其中質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）因能量轉(zhuǎn)換效率高、零污染、振動(dòng)噪聲小以及穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),發(fā)展?jié)摿薮�。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)質(zhì)子交換膜燃料電池作為動(dòng)力源在遠(yuǎn)洋船舶上的應(yīng)用,本文主要研究船舶振動(dòng)對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池性能影響規(guī)律,為后續(xù)船用質(zhì)子交換膜燃料技術(shù)發(fā)展提供參考依據(jù)。首先,本文總結(jié)了本課題的研究背景及振動(dòng)對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池影響的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,針對(duì)本課題研究方向,根據(jù)PEMFC結(jié)構(gòu)及原理,以流體動(dòng)力學(xué)模型、電化學(xué)模型、極化模型為基礎(chǔ)探究PEMFC內(nèi)部組分之間的熱傳導(dǎo)以及化學(xué)反應(yīng)過程,通過對(duì)比幾種數(shù)值仿真方法從而選擇Fluent PEMFC model進(jìn)行仿真分析。其次,針對(duì)研究內(nèi)容探究仿真模型船舶振動(dòng)載荷施加方法,總結(jié)船舶振動(dòng)形式,將Fluent軟件中的滑移網(wǎng)格技術(shù)和自定義函數(shù)（UDF）宏DEFINE_ZONE_MOTION創(chuàng)新性融合提出... 

【文章來源】：浙江海洋大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

019年世界造船三大指標(biāo)市場份額Fig1.1Marketshareofthreemajorindicatorsofworldshipbuildingin2019

第一章緒論3圖1-2不同發(fā)電技術(shù)流程簡圖Fig1.2Schematicdiagramofdifferentpowergenerationtechnologies燃料電池發(fā)展至今種類較為豐富，其中最主要的按電解質(zhì)類型可分為：有堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固態(tài)氧化物燃料電池（SOFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等[8]；按工作溫度不同可劃分為低溫燃料電池和高溫燃料電池，其中AFC、PEMFC、PAFC屬于低溫燃料電池，SOFC、MCFC屬于高溫燃料電池[9]。綜上所述各類型燃料電池類型與工作特征如表1-1所示。表1-1燃料電池的類型和特征Tab1.1Typesandcharacteristicsoffuelcells電池類型AFCPAFCMCFCSOFCPEMFC燃料H2H2H2/COH2/COH2氧化物O2O2O2O2O2電解質(zhì)KOHH3PO4K2CO3/Li2CO3Y2O2/ZrO2/CaO質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)離子OH-H+CO32-O2-H+催化劑Pt/NiPtNiNiPt工作溫度（℃）50-200160-220600-650650-100050-90發(fā)電效率（%）50~6040~5050~6555~7030~40比功率（W·kg-1）36-105120-18030-4015-20340-3000壽命（h）100001500015000700050001.2.2PEMFC優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用質(zhì)子交換膜燃料電池較其他類型燃料電池主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）常溫環(huán)境下，啟動(dòng)速度快；（2）比功率和比能量高，可在較大的工作電流下工作[10]；（3）對(duì)環(huán)境具有良好的適應(yīng)性；（4）無電解質(zhì)液流失；（5）質(zhì)量小，無污染、噪聲低；

基于船舶振動(dòng)的質(zhì)子交換膜燃料電池性能影響研究8圖1-3研究路線圖Fig1.3Researchroadmap第一章緒論，描述本論文研究背景及意義，對(duì)比燃料電池種類，歸納質(zhì)子交換膜燃料電池優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用，總結(jié)燃料電池船發(fā)展現(xiàn)狀。針對(duì)本課題研究內(nèi)容，歸納總結(jié)振動(dòng)對(duì)PEMFC性能影響的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章基本理論與方法，該章節(jié)從基本理論出發(fā)，詳細(xì)介紹PEMFC組成結(jié)構(gòu)及工作原理，建立PEMFC流體動(dòng)力學(xué)模型、電化學(xué)模型、極化模型，通過對(duì)比幾種數(shù)值仿真方法從而選擇FluentPEMFCmodel進(jìn)行仿真分析。第三章質(zhì)子交換膜燃料電池的船舶振動(dòng)載荷及其加載方法，首先設(shè)計(jì)仿真計(jì)算方案，總結(jié)實(shí)船振動(dòng)特征及振動(dòng)形式，應(yīng)用Fluent軟件中的滑移網(wǎng)格技術(shù)和自定義函數(shù)（UDF）宏DEFINE_ZONE_MOTION定義振動(dòng)方向、頻率、幅度，并利用Gambit軟件進(jìn)行網(wǎng)格結(jié)構(gòu)劃分以及FluentPEMFCmodel設(shè)置仿真模擬參數(shù)，在模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，通過仿真對(duì)比PEMFC穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)電壓輸出變化來說明船舶振動(dòng)載荷加載方法的合理性及有效性。第四章船舶振動(dòng)方向?qū)|(zhì)子交換膜燃料電池性能影響的差異性研究，通過分析對(duì)比x/y/z三個(gè)方向下PEMFC內(nèi)部反應(yīng)氣體的速度場分布、濃度分布以及水分布，

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]基于Fluent燃料電池流道結(jié)構(gòu)模擬與優(yōu)化[D]. 陳磊.華北水利水電大學(xué) 2018
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本文編號(hào)：3617928