伴隨清潔能源發(fā)展腳步的不斷加快,氫能產(chǎn)業(yè)化日益被關(guān)注,被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�。氫能與燃料電池技術(shù)為清潔能源系統(tǒng)的應(yīng)用提供了一條新的途徑,而氫燃料電池技術(shù)因具有不受卡諾循環(huán)限制,能量轉(zhuǎn)換率高,可低溫啟動(dòng)及無(wú)噪音等諸多優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于交通工具、固定式發(fā)電以及便攜式備用電源等諸多方面。影響質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池性能及性價(jià)比的因素有很多,而流場(chǎng)板已經(jīng)成為其中的一個(gè)關(guān)鍵因素,并且也是當(dāng)今科研工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。合理的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)可以改善電池水淹、反應(yīng)氣體分布不均等問(wèn)題,直接影響PEM燃料電池的性能,進(jìn)而影響其商業(yè)化前景。為了進(jìn)一步研究流場(chǎng)對(duì)傳質(zhì)的影響機(jī)制和對(duì)電池性能的作用機(jī)理,優(yōu)化流場(chǎng)結(jié)構(gòu),基于多物理場(chǎng)耦合分析軟件,主要進(jìn)行了以下研究工作。采用多物理場(chǎng)直接耦合分析軟件建立四種流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的單電池三維模型,在工作電壓為0.6V條件下,對(duì)四種流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的PEM燃料電池單體進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果得出了陽(yáng)極流場(chǎng)內(nèi)氫氣濃度、陰極流場(chǎng)內(nèi)氧氣濃度以及陰極流場(chǎng)內(nèi)水濃度的變化情況。分析表明單邊交指單蛇形流場(chǎng)陰極氧氣濃度分布最均勻,雙邊交指單蛇形流場(chǎng)陰極氧氣濃度分布其次、交指流場(chǎng)陰極氧氣濃度分布再次、單蛇... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?ＰＥＭ燃料電池單體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ａ?ｓｉｎｇｌｅ?ＰＥＭ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ??（ｉ）流場(chǎng)板??

?陽(yáng)極傕化層??質(zhì)子交換膜??圖１．２?ＰＥＭ燃料電池單體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ａ?ｓｉｎｇｌｅ?ＰＥＭ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ??（ｉ）流場(chǎng)板??流場(chǎng)板是將ＰＥＭ燃料電池單體連接合并成燃料電池電池組即電池堆的關(guān)鍵部件。流??場(chǎng)板一側(cè)與前一個(gè)燃料電池單體的陰極相連，另一側(cè)與后一個(gè)燃料電池單體的陽(yáng)極相連［２５］，??所以流場(chǎng)板一般又稱為雙極板，它主要起到機(jī)械支撐、收集電流、分布?xì)怏w和導(dǎo)出電流的??作用［２６］。流場(chǎng)板質(zhì)量占單體燃料電池的總重量約６０％，占燃料電池單體的總成本約３０％［２７１。??流場(chǎng)板是構(gòu)成ＰＥＭ燃料電池主要部件，流場(chǎng)板的結(jié)構(gòu)直接會(huì)導(dǎo)致電池堆輸出性能好壞，??即流場(chǎng)板的結(jié)構(gòu)會(huì)影響氣體在電池中分布的均勻程度［２８，２９］。流場(chǎng)板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以把反應(yīng)??氣體運(yùn)輸?shù)侥る姌O組處，同時(shí)也促進(jìn)反應(yīng)氣體擴(kuò)散到電極表面處。制作流場(chǎng)板的材料必須??具備耐高溫、導(dǎo)電能力強(qiáng)和耐腐蝕等性能，這些性能要求就限制了流場(chǎng)板材料的選取，目??前常用的流場(chǎng)板材料有石墨、金屬（鋁、鈦、不銹鋼等）以及一些復(fù)合型材料

?陽(yáng)極傕化層??質(zhì)子交換膜??圖１．２?ＰＥＭ燃料電池單體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?ａ?ｓｉｎｇｌｅ?ＰＥＭ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ??（ｉ）流場(chǎng)板??流場(chǎng)板是將ＰＥＭ燃料電池單體連接合并成燃料電池電池組即電池堆的關(guān)鍵部件。流??場(chǎng)板一側(cè)與前一個(gè)燃料電池單體的陰極相連，另一側(cè)與后一個(gè)燃料電池單體的陽(yáng)極相連［２５］，??所以流場(chǎng)板一般又稱為雙極板，它主要起到機(jī)械支撐、收集電流、分布?xì)怏w和導(dǎo)出電流的??作用［２６］。流場(chǎng)板質(zhì)量占單體燃料電池的總重量約６０％，占燃料電池單體的總成本約３０％［２７１。??流場(chǎng)板是構(gòu)成ＰＥＭ燃料電池主要部件，流場(chǎng)板的結(jié)構(gòu)直接會(huì)導(dǎo)致電池堆輸出性能好壞，??即流場(chǎng)板的結(jié)構(gòu)會(huì)影響氣體在電池中分布的均勻程度［２８，２９］。流場(chǎng)板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以把反應(yīng)??氣體運(yùn)輸?shù)侥る姌O組處，同時(shí)也促進(jìn)反應(yīng)氣體擴(kuò)散到電極表面處。制作流場(chǎng)板的材料必須??具備耐高溫、導(dǎo)電能力強(qiáng)和耐腐蝕等性能，這些性能要求就限制了流場(chǎng)板材料的選取，目??前常用的流場(chǎng)板材料有石墨、金屬（鋁、鈦、不銹鋼等）以及一些復(fù)合型材料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同流場(chǎng)的PEMFC性能研究[J]. 羅鑫,陳士忠,夏忠賢.  電池. 2017(04)
[2]進(jìn)氣速度對(duì)交指HT-PEM燃料電池性能的影響[J]. 陳士忠,羅鑫,夏忠賢,孔建霞.  沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(03)
[3]燃料電池驅(qū)動(dòng)未來(lái)[J]. 葛奔,祝葉華.  科技導(dǎo)報(bào). 2017(08)
[4]蛇形流場(chǎng)PEMFC性能影響因素的數(shù)值模擬[J]. 陳士忠,夏忠賢,王藝澄,張旭陽(yáng),吳玉厚.  電源技術(shù). 2017(02)
[5]四流道蛇形結(jié)構(gòu)質(zhì)子交換膜燃料電池溫度分布數(shù)值模擬[J]. 陳士忠,王藝澄,張旭陽(yáng),夏忠賢.  可再生能源. 2016(06)
[6]PEMFC滲鈮改性不銹鋼雙極板的耐蝕性研究[J]. 王利霞,方華,孫俊才.  電源技術(shù). 2016(05)
[7]脈沖排放對(duì)PEMFC性能影響的研究進(jìn)展[J]. 王俊,陳奔,席清海,涂正凱.  電池. 2015(06)
[8]中國(guó)能源安全面臨的國(guó)際新挑戰(zhàn)[J]. 馬蕊.  學(xué)理論. 2015(26)
[9]氫能源的利用現(xiàn)狀分析[J]. 趙永志,蒙波,陳霖新,王賡,鄭津洋,顧超華,張?chǎng)?張俊峰.  化工進(jìn)展. 2015(09)
[10]PEM燃料電池流場(chǎng)形狀研究現(xiàn)狀[J]. 陳士忠,劉健,陳寧,吳玉厚.  可再生能源. 2014(12)

碩士論文
[1]樹(shù)狀分形流場(chǎng)高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的設(shè)計(jì)與性能研究[D]. 李帥.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[2]質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板表面制備納米晶Zr基涂層[D]. 錢陽(yáng).南京航空航天大學(xué) 2015
[3]燃料電池質(zhì)子交換膜的合成與性能研究[D]. 常虹.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2011
[4]PEMFC輸出性能影響因素的仿真研究[D]. 黃健.昆明理工大學(xué) 2010
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池性能影響研究[D]. 任東華.南京理工大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3424737