自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池(AB-PEMFC),陰極采用開放式結(jié)構(gòu),不需要氧氣罐、空氣壓縮機(jī)等裝置,大大簡化了電池發(fā)電系統(tǒng),使得電池體積更小,更有利于電池向著便攜式、小型化方向發(fā)展。然而阻礙自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池廣泛應(yīng)用的主要原因是其較低的輸出功率,提高陰極水管理能力、改善陰極氧氣傳輸效率是解決問題的關(guān)鍵。本文從改善陰極氧氣傳輸、排水效率出發(fā),對陰極流道尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和研究。本文首先根據(jù)壓電泵的工作原理,設(shè)計了一種陰極振動裝置,用以改善自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極供氣和排水情況。通過數(shù)值分析的方法對陰極振動裝置中陰極出入口結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行分析計算,得到出入口結(jié)構(gòu)的最佳尺寸,并通過實(shí)驗(yàn)對其諧振頻率進(jìn)行了測試。其次,建立了自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池的三維數(shù)學(xué)模型,并利用該數(shù)學(xué)模型結(jié)合有限元分析軟件研究了陰極流道尺寸對電池內(nèi)部傳輸和電池性能的影響。確定了本文設(shè)計的自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池陰極流道最佳寬度為4mm,流道脊寬度為1.5mm。再次,將陰極振動裝置與自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)合起來,設(shè)計了一款陰極外加振動的AB-PEMFC,并通過動力學(xué)分析的方法得到陰極壓電振子的位移輸...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1單電池結(jié)構(gòu)組成圖

2的作用，雙極板通常由導(dǎo)電性強(qiáng)、耐腐蝕性高的材料制成，一般為石墨板或者是不銹鋼板。氣體擴(kuò)散層位于雙極板與催化層中間，主要對催化層起到支撐和保護(hù)作用，通常由經(jīng)過疏水處理的碳紙制成；催化層位于質(zhì)子膜的兩側(cè)，是電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的主要場所。為了增加催化層與反應(yīng)氣體的接觸面積，催化層....

圖1-2燃料電池工作原理圖

3圖1-2燃料電池工作原理圖質(zhì)子交換膜燃料電池的基本工作原理可以看作是電解水的逆過程[14-16]，首先氫氣和空氣通過陰陽極流道到達(dá)膜電極兩側(cè)，在陽極側(cè)氫氣穿過擴(kuò)散層在催化劑的作用下分解成H+和自由電子。H+以水和質(zhì)子的形式穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極。反應(yīng)式為：22H4H4e+→+（....

圖1-3陰極被動式強(qiáng)制對流和自呼吸式燃料電池結(jié)構(gòu)圖

4雜，不利于燃料電池的便攜式設(shè)計。(a)陰極被動強(qiáng)制對流(b)陰極自呼吸式圖1-3陰極被動式強(qiáng)制對流和自呼吸式燃料電池結(jié)構(gòu)圖自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖1-3（b）所示，在普通的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)上[18]，將陰極板換成開孔的金屬板，使得電池的陰極側(cè)暴露在空氣中，陰....

圖2-1無閥式壓電薄膜

9第2章陰極壓電振動裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池由于陰極采用開放式結(jié)構(gòu)，主要供氣方式為空氣自然對流，容易造成陰極供氣不足，無法及時排除反應(yīng)生成的水，會對電池的性能造成負(fù)面影響，因此為了改善自呼吸式質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極氧氣傳輸情況，本文根據(jù)壓電泵的工作原理采用外加壓電....

本文編號：3932173