化石燃料的燃燒會(huì)引起大氣污染、溫室效應(yīng)、地表塌陷等各種環(huán)境問題,并且由于化石燃料是不可再生能源,人類急需尋求清潔高效的新能源和綠色可持續(xù)的能源轉(zhuǎn)化方式。燃料電池是一種利用氫能進(jìn)行發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換裝置,經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)取得了長足進(jìn)步。作為燃料電池家族中的一員,質(zhì)子交換膜燃料電池已呈現(xiàn)出市場(chǎng)化趨勢(shì)。目前,其有待改善的問題主要集中在電池成本以及耐久性上,研究人員通常會(huì)對(duì)流道結(jié)構(gòu)或催化劑分布進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以滿足市場(chǎng)化需要。質(zhì)子交換膜燃料電池的實(shí)驗(yàn)成本較高,采用數(shù)值模型作為研究手段不僅可以降低實(shí)驗(yàn)成本而且可以獲得難以由實(shí)驗(yàn)測(cè)量的參數(shù),提升結(jié)果的精確性。本論文以質(zhì)子交換膜燃料電池的二維、兩相流、非等溫模型為基礎(chǔ),通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性,研究了多孔擴(kuò)散電極物性參數(shù)的各向異性對(duì)電池模型的影響,然后通過設(shè)計(jì)流道間壓差可控的新型流體流道,探究了流道間壓差梯度對(duì)物料分布和電池水管理的影響,最后基于一種分段式燃料電池裝置,結(jié)合數(shù)值模型分析了Pt催化劑和操作溫度的梯度化設(shè)計(jì)對(duì)電池性能的影響。以下是本文主要研究內(nèi)容:首先,多孔電極由碳纖維材料制成,由于碳纖維的排列分布,在空間上呈現(xiàn)出較強(qiáng)的各向異性...

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1化石燃料與環(huán)境問題Figure1.1fossilfuelsandenvironmentproblems

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文1第一章緒論1.1研究背景在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，能源問題一直阻擾著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，與之俱來的還有相應(yīng)的環(huán)境問題。以我國為例，67%的能源來自于煤炭燃燒，這將會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)等問題。就目前而言，我國的SO2排放量大約是2000萬噸，CO2....

圖1.2PEMFC結(jié)構(gòu)原理圖

質(zhì)子交換膜燃料電池梯度化膜電極和新型流道的數(shù)值模擬研究4中還原速度明顯快于其它種類的電解質(zhì)。CL是由Pt/C或者釕黑顆�；旌螻afion電解質(zhì)制成，是電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)的場(chǎng)所。圖1.2PEMFC結(jié)構(gòu)原理圖Figure1.2Structureandprinciplediagram....

圖1.3燃料電池極化曲線及極化影響圖[19]

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文5化現(xiàn)象，開路電壓要小于1.23V。圖1.3是燃料電池的極化曲線，描述了隨著電流密度變化開路電壓受極化影響的下降趨勢(shì)，代表了燃料電池的性能趨勢(shì)。在運(yùn)行開始后，燃料電池首先經(jīng)歷了活化極化，也就是電子聚集在陰極克服電極反應(yīng)活化能的過程，在極化曲線上體現(xiàn)出來的就是電....

圖1.4質(zhì)子交換膜燃料電池水傳遞機(jī)理Figure1.4WatertransfermechanisminthePEMFC

質(zhì)子交換膜燃料電池梯度化膜電極和新型流道的數(shù)值模擬研究6（Electro-OsmoticDrag,EOD），由濃度差引起的從陰極指向陽極的反滲透（backdiffusion），以及由質(zhì)子交換膜兩側(cè)壓差引起的水壓滲透（hydraulicpermeation）。由于EDO和反滲透是主....

本文編號(hào)：3954228