隨著能源轉(zhuǎn)型的快速推進,氫能的戰(zhàn)略價值逐漸顯現(xiàn)。應(yīng)用于燃料電池的在線制氫技術(shù)面臨新的發(fā)展。傳統(tǒng)集中供氫技術(shù)存在著建設(shè)成本高、氫罐儲能低等問題,以低碳醇為燃料的制氫微反應(yīng)器具有安全性高、體積小等優(yōu)點,在航空航天、化工催化方面已得到廣泛應(yīng)用,可為基于質(zhì)子交換膜的燃料電池汽車領(lǐng)域提供能源需求。本文以開發(fā)出高性能基于微通道結(jié)構(gòu)的制氫反應(yīng)裝置為主要研究目標,以微通道為研究對象,結(jié)合當(dāng)前在3D打印等技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果,重點圍繞制氫反應(yīng)器中多孔結(jié)構(gòu)催化劑載體的設(shè)計加工和制氫展開系列的研究工作,主要研究內(nèi)容如下:1、分析了三種多孔結(jié)構(gòu),面鏤空、體鏤空和分形模型各自的結(jié)構(gòu)特點、成形方式、制造難點。簡單介紹了選區(qū)激光熔化的工藝原理、技術(shù)約束和幾何限制。介紹了三種建模的方法,隱函數(shù)曲面建模、體素建模、三角網(wǎng)格建模,從運算量、建模難度和后續(xù)操作對接轉(zhuǎn)換格式等方面分析了優(yōu)點和不足。最后通過分析采用以上三種建模方法打印出來的三種多孔結(jié)構(gòu)的案例,比較了它們應(yīng)用到制氫反應(yīng)器中的可行性等問題,為后續(xù)的多孔結(jié)構(gòu)催化劑載體板設(shè)計制造提供參考。2、根據(jù)三種結(jié)構(gòu)在多孔載體建模中的優(yōu)缺點,設(shè)計并制造了四種不同結(jié)構(gòu)（曲線連續(xù)、... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 增材制造研究現(xiàn)狀
        1.3.2 微通道反應(yīng)器研究現(xiàn)狀
        1.3.3 微通道間氣體速度分布理論研究現(xiàn)狀
    1.4 課題來源及本文主要研究內(nèi)容
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 章節(jié)安排
第二章 面向選區(qū)激光熔化的多孔結(jié)構(gòu)載體數(shù)字化建模方法
    2.1 多孔結(jié)構(gòu)的分類
        2.1.1 面鏤空結(jié)構(gòu)
        2.1.2 體鏤空結(jié)構(gòu)
        2.1.3 分形結(jié)構(gòu)
    2.2 選區(qū)激光熔化制造微通道的技術(shù)約束和幾何限制
        2.2.1 選區(qū)激光熔化原理
        2.2.2 技術(shù)約束
        2.2.3 幾何限制
    2.3 數(shù)字化建模方法
        2.3.1 構(gòu)建隱式曲面建模
        2.3.2 體素建模
        2.3.3 三角網(wǎng)格建模
        2.3.4 打印案例對比
            2.3.4.1 面鏤空案例——醫(yī)療夾板
            2.3.4.2 體鏤空案例——植入體
            2.3.4.3 分形結(jié)構(gòu)——分形樹
    2.4 本章小結(jié)
第三章 制氫實驗多孔結(jié)構(gòu)載體板的設(shè)計及加工
    3.1 技術(shù)路線和實驗方案
    3.2 多孔結(jié)構(gòu)載體板的建模設(shè)計
        3.2.1 四種結(jié)構(gòu)載體板建模
        3.2.2 五種孔隙率載體板建模
    3.3 多孔結(jié)構(gòu)載體板的選區(qū)激光熔化制造
        3.3.1 切片和路徑規(guī)劃
        3.3.2 打印過程
        3.3.3 后處理及電鍍過程
    3.4 多孔結(jié)構(gòu)載體板的微觀結(jié)構(gòu)及表征
    3.5 本章小結(jié)
第四章 多孔載體板制氫實驗
    4.1 技術(shù)原理
        4.1.1 甲醇水蒸氣重整制氫
        4.1.2 制氫性能評價標準
    4.2 實驗方案
        4.2.1 催化劑溶液的配制
        4.2.2 催化劑的負載
        4.2.3 甲醇水蒸氣制氫實驗
    4.3 制氫實驗結(jié)果及討論
        4.3.1 四種不同結(jié)構(gòu)載體板制氫性能結(jié)果及分析
        4.3.2 五種不同孔隙率載體板制氫性能結(jié)果及分析
        4.3.3 三種不同材料載體板制氫性能結(jié)果及分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 多孔結(jié)構(gòu)的傳輸特性
    5.1 分子動力學(xué)簡介
    5.2 仿真環(huán)境搭建
    5.3 仿真結(jié)果分析
        5.3.1 均勻孔隙率結(jié)構(gòu)對分子流動特性影響
        5.3.2 漸變孔隙率不同疏密方式結(jié)構(gòu)對分子流動特性影響
        5.3.3 不同結(jié)構(gòu)對分子流動特性影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 后期工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]激光選區(qū)熔化成型CoCrMo多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計與性能研究[J]. 張國慶,楊永強,宋長輝,王赟達,余家闊.  中國激光. 2015(11)
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[6]激光選區(qū)熔化成型典型幾何特征尺寸精度研究[J]. 楊雄文,楊永強,劉洋,王迪.  中國激光. 2015(03)
[7]結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計綜述[J]. 郭中澤,張衛(wèi)紅,陳裕澤.  機械設(shè)計. 2007(08)
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博士論文
[1]多孔金屬纖維燒結(jié)板制造及在制氫微反應(yīng)器中的作用機理[D]. 周偉.華南理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]甲醇重整制氫A型微通道反應(yīng)器流場優(yōu)化與傳熱傳質(zhì)特性研究[D]. 梁靈威.浙江大學(xué) 2015



本文編號：3712361