發(fā)布時(shí)間：2021-02-19 03:13

　　雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵部件之一,其機(jī)械強(qiáng)度、接觸電阻、耐腐蝕性能影響著燃料電池的應(yīng)用與發(fā)展。非晶合金作為一種高強(qiáng)度的非晶態(tài)金屬材料,無需通過傳統(tǒng)金屬的表面改性處理流程,就具有優(yōu)異的電接觸性能和耐電化學(xué)腐蝕性能,是制作雙極板的潛在理想材料。因此,本文提出以組分為Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅的非晶合金作為雙極板的制造材料,并對(duì)非晶合金雙極板的材料特性、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和單電池性能進(jìn)行研究分析。本文通過銅模吸鑄法制備了化學(xué)成分為Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅的非晶合金,對(duì)其結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性能進(jìn)行了檢測(cè)。在模擬的燃料電池運(yùn)行條件下,測(cè)量了非晶合金與304L不銹鋼的電化學(xué)腐蝕行為和接觸電阻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Zr基非晶合金的耐腐蝕性能和電接觸性能遠(yuǎn)勝于304L不銹鋼材料。在有限元分析軟件ANSYS FLUENT和COMSOL Multiphysics中建立了流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、電化學(xué)場(chǎng)多場(chǎng)耦合的氫燃料電池仿真模型,對(duì)非晶合金雙... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PEMFC單電池結(jié)構(gòu)示意圖

陰極催化層上生成的反應(yīng)產(chǎn)物水，無論是氣體或液體的形式，都會(huì)進(jìn)入雙極板的流道之中，以方便從電池中去除。子交換膜交換膜允許質(zhì)子自由擴(kuò)散，但阻止電子的流動(dòng)，這種特性對(duì)燃料電要。全氟磺酸自被發(fā)現(xiàn)以來已成為質(zhì)子交換膜的標(biāo)準(zhǔn)材料。氟聚合全氟磺酸優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性�；撬崮┒说膫�(cè)鏈可以使水被輕易吸附輸。由于水分子削弱了質(zhì)子和磺酸基團(tuán)之間的鍵，使得質(zhì)子可以沿構(gòu)，因此膜中的水越多，它的質(zhì)子傳導(dǎo)性就越好。FC 單電池工作電壓較低（1V 以下）、功率較小，難以滿足大功率。因此實(shí)際應(yīng)用中需要將十至數(shù)百個(gè)電池單元堆疊起來組成電池堆單電池結(jié)構(gòu)之間由雙極板連接，實(shí)現(xiàn)電路的串聯(lián)。雙極板兩面具有的通道，多板之間通過氣路并聯(lián)實(shí)現(xiàn)均勻供氣。

圖 1-3 質(zhì)子交換膜燃料電池截面示意圖燃料電池工作時(shí)，電池的陽極和陰極通過雙極板分通過多孔擴(kuò)散層后，在催化層中的催化劑微粒 (Pt、化反應(yīng)[4]：2H 2 H 2e 電子通過外電路傳導(dǎo)至陰極，產(chǎn)生的質(zhì)子(H+)在燃料陰極，與陰極通入的氧氣在催化劑作用下發(fā)生還原2 212 22O H e H O 料的發(fā)展及研究現(xiàn)狀子交換膜燃料電池的主要組件，它為反應(yīng)氣體提供流、分隔反應(yīng)氣體、結(jié)構(gòu)支撐、提供冷卻通道等作用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]塊體鐵基非晶納米晶磁性材料放電等離子燒結(jié)制備工藝[D]. 王興華.燕山大學(xué) 2014

碩士論文
[1]Zr基塊體非晶合金電塑性變形行為的研究[D]. 顧家昌.華中科技大學(xué) 2015
[2]基于仿生學(xué)與TRIZ理論的PEMFC雙極板流場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 肖勇.武漢理工大學(xué) 2012
[3]Zr基非晶合金微熱壓印實(shí)驗(yàn)與有限元模擬[D]. 鄭夏.華中科技大學(xué) 2012
[4]PEMFC薄金屬雙極板設(shè)計(jì)與加工的技術(shù)研究[D]. 王晶晶.浙江工業(yè)大學(xué) 2012
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池的流場(chǎng)設(shè)計(jì)[D]. 李云峰.中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所） 2004



本文編號(hào)：3040520