在世界的發(fā)展進(jìn)程中,能源是人類得以迅速進(jìn)步的一個(gè)巨大因素,但是隨著對(duì)煤炭、石油等非可再生能源的持續(xù)開(kāi)發(fā),現(xiàn)在人類生存環(huán)境受到威脅,且此類能源終會(huì)被全部消耗掉,所以尋找新能源成為當(dāng)務(wù)之急。在諸多的新能源當(dāng)中,氫能源由于其產(chǎn)物為水且產(chǎn)能效率較高,成為了頗受社會(huì)喜愛(ài)的、高效的新能源�，F(xiàn)在氫氧燃料電池已經(jīng)開(kāi)始投入使用,其中大型氫氧燃料電池運(yùn)用較為廣泛,但是如今卻鮮有對(duì)于小型且便攜的燃料電池系統(tǒng)的研究。制約小型燃料電池發(fā)展的一個(gè)重要原因,就是氫能源的儲(chǔ)存,大型燃料電池所用的高壓氫氣存儲(chǔ)設(shè)備太過(guò)龐大且沉重,難以運(yùn)用于小型便攜燃料電池系統(tǒng)中,故現(xiàn)在小型氫氣供應(yīng)裝置的開(kāi)發(fā)與研究成為亟待解決的難題。本文針對(duì)小型燃料電池系統(tǒng)的研究,設(shè)計(jì)了一種全新的產(chǎn)氫方式,即用硼氫化鈉與甲醇反應(yīng),解決了傳統(tǒng)硼氫化鈉水解具有的問(wèn)題。首先對(duì)硼氫化鈉與甲醇的產(chǎn)氫反應(yīng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)及研究,測(cè)量多組數(shù)據(jù),對(duì)此種產(chǎn)氫方式的可行性進(jìn)行了研究;之后進(jìn)行了氫氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),同時(shí)進(jìn)行了多種反應(yīng)方式的研究,最終確認(rèn)了產(chǎn)氫效率較高的一種反應(yīng)方式作為最終結(jié)構(gòu);考慮到尾氣中含有甲醇蒸氣,會(huì)對(duì)氫氧燃料電池造成極大地?fù)p壞,故設(shè)計(jì)了氣體處理凈化裝置;使用蠕動(dòng)泵注入甲醇,通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)確定甲醇注入流速,并用邏輯電路加以控制。研究質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu),對(duì)傳統(tǒng)的氫氧燃料電池進(jìn)行改進(jìn),得到適合小型燃料電池系統(tǒng)使用的空氣自呼吸型燃料電池,對(duì)電池進(jìn)行封裝。將燃料腔、反應(yīng)腔、氣體凈化裝置及邏輯控制部分集成在一起,與封裝好的電池連接,搭建成系統(tǒng),進(jìn)行系統(tǒng)啟動(dòng)速度以及系統(tǒng)輸出特性測(cè)試。集成后的燃料電池系統(tǒng),需要放入5g硼氫化鈉同時(shí)注入33ml的甲醇,氫氣發(fā)生器可以在初始1ml/min穩(wěn)定在0.5ml/min的蠕動(dòng)泵注入甲醇速率下穩(wěn)定產(chǎn)氫140ml/min左右,系統(tǒng)在1A的輸出電流下,輸出功率為5.33W,系統(tǒng)重量為507.92g,可以穩(wěn)定工作80分鐘。本系統(tǒng)工作運(yùn)行穩(wěn)定,輸出功率穩(wěn)定,是一個(gè)良好的小型燃料電池系統(tǒng)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM911.4
【部分圖文】：

圖 1-1 散熱效果較好的 PEMFC 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)的 PEMFC 一般有平面型和堆疊型兩種。平面型的氫氧燃料電池，Hall 等人在集成氫氣發(fā)生器時(shí)，將他們研究的一種平面型的并且的氫氧燃料電池用在了其中，單片電池的厚度很薄只有 1cm 左右大，集成成為電池較為困難[21]。

(c)一個(gè)單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖圖 1-2 陽(yáng)極板與膜電極粘合成一個(gè)單元的 PEMFC 電池結(jié)構(gòu) 在工作時(shí)的性能在很大程度上決定于質(zhì)子交換膜的干為電池加了一個(gè)外部加濕結(jié)構(gòu)來(lái)提高電池性能，但是重量和體積，并且提高了系統(tǒng)復(fù)雜度。Jincheol Kim

圖 1-4 豐田燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成如圖 1-4 為豐田公司的著名的燃料電池汽車 TFCS 系統(tǒng)，相對(duì)于原有的燃池系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這個(gè)新型的系統(tǒng)以降低成本為核心，進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新[26]。組內(nèi)采用 3D 細(xì)網(wǎng)流路作為空氣流路，優(yōu)化了流路表面的親水性，既有效防水太多導(dǎo)致氣體堵塞，又實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有外部加濕的情況下，依然可以很好的
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2860350