本文關(guān)鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的建模與仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著對清潔能源的需求迅速增長,質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于轉(zhuǎn)換效率高、比能量密度高、環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn),被視為一種理想的替代能源技術(shù)。盡管在過去的幾十年里取得了巨大進(jìn)展,質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化仍然有需要克服成本、性能等技術(shù)問題。通過仿真方法,研究物質(zhì)傳輸機(jī)理,優(yōu)化電池結(jié)構(gòu),可以有效減少研究和制造成本,是目前質(zhì)子交換膜燃料電池研究中重要手段之一。在PEMFC的研究中,催化層內(nèi)的物質(zhì)傳遞和化學(xué)反應(yīng)快慢是目前的研究熱點(diǎn)。其中,團(tuán)聚體模型是廣泛采用的復(fù)雜模型。近年來液態(tài)水對電池性能的影響得到了廣泛關(guān)注,但多集中在液態(tài)水對催化層孔隙率的影響,而液態(tài)水對團(tuán)聚體自身的影響卻很少研究。本文引入液態(tài)水對團(tuán)聚體自身結(jié)構(gòu)的影響,建立了一種能更加準(zhǔn)確反映催化層結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的二維、氣液二相變的陰極模型。PEMFC模型計(jì)算結(jié)果顯示液態(tài)水在團(tuán)聚體表面形成水膜會阻礙氧氣的擴(kuò)散,并且計(jì)算出水膜的厚度,從而導(dǎo)致PEMFC極化曲線在大電流密度時輸出電壓會快速下降,同時極限電流密度減小。進(jìn)一步利用模型分析了催化劑鉑負(fù)載量、擴(kuò)散層孔隙率以及入口壓力等因素對PEMFC性能的影響,得到鉑負(fù)載量與中電流密度的輸出電壓成正比,與極限電流密度成反比,其值取0.35~0.4mg/cm2;擴(kuò)散層孔隙率在0.4~0.6之間;入口壓力取1~3atm等結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：質(zhì)子交換膜燃料電池 團(tuán)聚體催化層 二相流 液態(tài)水 水膜
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 第一章 緒論7-20
• 1.1 引言7-8
• 1.2 燃料電池的分類8-9
• 1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池9-15
• 1.4 PEMFC的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.5 本文第研究意義和主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 質(zhì)子交換膜燃料電池的數(shù)學(xué)模型20-35
• 2.1 PEMFC的熱力學(xué)20-23
• 2.2 PEMFC反應(yīng)動力學(xué)23-26
• 2.3 PEMFC的電荷傳輸26-27
• 2.4 PEMFC的質(zhì)量傳輸27-33
• 2.5 PEMFC的電壓損耗和極化曲線33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 經(jīng)典團(tuán)聚體模型的研究35-47
• 3.1 PEMFC的陰極模型35-44
• 3.2 結(jié)果與討論44-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第四章 考慮液態(tài)水影響的團(tuán)聚體模型研究47-71
• 4.1 考慮液態(tài)水的團(tuán)聚體模型47-49
• 4.2 應(yīng)用液態(tài)水團(tuán)聚體的PEMFC陰極模型49-54
• 4.3 應(yīng)用存在水膜的團(tuán)聚體PEMFC陰極模型54-58
• 4.4 PEMFC制造的優(yōu)化58-68
• 4.5 本章小結(jié)68-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-74
• 5.1 總結(jié)71-72
• 5.2 展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-77

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖帶麗;;無氟質(zhì)子交換膜的研究和進(jìn)展[J];廣東化工;2010年07期

2 李瓊;李薇;張海寧;潘牧;;聚合物質(zhì)子溶劑在質(zhì)子交換膜中的應(yīng)用[J];電源技術(shù);2011年04期

3 張?jiān)鲇?;氟離子交換膜[J];杭州化工;1991年04期

4 孫紅;欒麗華;吳鐵軍;唐玉蘭;王遜;;質(zhì)子交換膜中的傳質(zhì)分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年02期

5 艾明歡;李海濱;;超薄CsH_2PO_4/SiO_2復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年04期

6 楊萌;相艷;王慕冰;康思聰;徐惠彬;;化學(xué)與生物改性合成質(zhì)子交換膜[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年01期

7 吳魁;解東來;;高溫質(zhì)子交換膜研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2012年10期

8 石倩茹;陶慷;章勤;薛立新;張堯劍;;離子液體在質(zhì)子交換膜中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];膜科學(xué)與技術(shù);2013年03期

9 羅居杰;宋艷慧;崔培培;謝小玲;;接枝磺酸基質(zhì)子交換膜的制備及性能研究[J];化工新型材料;2014年03期

10 王盎然;包永忠;翁志學(xué);黃志明;;丙烯腈-對苯乙烯磺酸共聚物質(zhì)子交換膜的合成與性能[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);2010年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張燕梅;方軍;伍永彬;;用于堿性直接甲醇燃料電池的新型含氟陰離子交換膜的制備及表征[A];中國化學(xué)會第十一屆全國氟化學(xué)會議論文摘要集[C];2010年

2 徐維林;陸天虹;邢巍;;低甲醇透過質(zhì)子交換膜的研究[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

3 劉盛洲;張興鵬;印杰;;嵌段長度對磺酸基嵌段共聚物質(zhì)子交換膜性能的影響研究[A];2006年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會論文集[C];2006年

4 石守穩(wěn);陳旭;;浸泡質(zhì)子交換膜力學(xué)性能及其微觀變形機(jī)理的研究[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 馮慶霞;張冬芳;嚴(yán)六明;;納米復(fù)合H_3PO_4-BPO_4-ABPBI高溫質(zhì)子交換膜的制備與表征[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

6 李林繁;于洋;鄧波;虞鳴;謝雷東;李景燁;陸曉峰;;輻射接枝法制備質(zhì)子交換膜的研究[A];中國核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國核學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集（第一卷·第8冊）[C];2009年

7 王博;王新東;王文紅;張紅飛;陳玲;;燃料電池質(zhì)子交換膜電導(dǎo)率的測試方法研究[A];冶金研究中心2005年“冶金工程科學(xué)論壇”論文集[C];2005年

8 薛松;尹鴿平;;磺化聚醚醚酮／磷鎢酸復(fù)合質(zhì)子交換膜[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

9 朱靖;邵柯;那輝;;基于靜電紡絲技術(shù)的納米纖維質(zhì)子交換膜材料[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

10 紀(jì)曉波;嚴(yán)六明;陸文聰;馬和平;;酸堿質(zhì)子交換膜中質(zhì)子動力學(xué)行為及協(xié)同效應(yīng)[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第14分會場摘要集[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 本報(bào)記者 李香才;質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)取得進(jìn)展[N];中國證券報(bào);2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁森;燃料電池用新型聚酰亞胺及聚硫醚砜基質(zhì)子交換膜的研究[D];上海交通大學(xué);2014年

2 劉鑫;燃料電池用磺酸化聚醚醚酮質(zhì)子交換膜的制備與改性研究[D];北京化工大學(xué);2015年

3 付鳳艷;聚磷腈類質(zhì)子交換膜的制備與表征[D];北京理工大學(xué);2015年

4 喬宗文;側(cè)鏈型磺化聚砜質(zhì)子交換膜的制備、微相分離結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];中北大學(xué);2016年

5 吳斌;質(zhì)子交換膜微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控研究[D];天津大學(xué);2015年

6 王曉恩;復(fù)合質(zhì)子交換膜機(jī)械增強(qiáng)與溫濕度響應(yīng)特性[D];武漢理工大學(xué);2011年

7 鐘雙玲;直接甲醇燃料電池用新型質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2008年

8 曾松軍;新型聚倍半硅氧烷基酸—堿無水質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[D];湖南大學(xué);2011年

9 紀(jì)曉波;質(zhì)子交換膜中甲醇遷移及其機(jī)理的分子動力學(xué)模擬研究[D];上海大學(xué);2009年

10 張海秋;復(fù)合型質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)與性能研究[D];吉林大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳駿;金屬雙極板質(zhì)子交換膜燃料電池內(nèi)阻研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

2 韓澍;含羧基磺化聚芳醚酮砜類質(zhì)子交換膜材料的制備與性能研究[D];長春工業(yè)大學(xué);2015年

3 梁宇;交聯(lián)型直接甲醇燃料電池質(zhì)子交換膜的制備及性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

4 薛童;磺化嵌段聚醚砜質(zhì)子交換膜的制備與改性[D];南京理工大學(xué);2015年

5 袁祖鳳;磺化聚芳酸砜類側(cè)鏈型質(zhì)子交換膜的制備及改性[D];南京理工大學(xué);2015年

6 胡玉濤;咪唑摀化聚砜共混氫氧根交換膜的制備與性能[D];大連理工大學(xué);2015年

7 修鳳羽;半超支化半交聯(lián)磺化聚酰亞胺復(fù)合質(zhì)子交換膜制備及性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

8 孫成剛;直接甲醇燃料電池用高性能含硅無皂乳液的制備及性能研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

9 李亞婷;帶有穩(wěn)定側(cè)鏈的接枝型質(zhì)子交換膜制備及性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

10 李憧;質(zhì)子交換膜燃料電池的自抗擾控制研究[D];北京化工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的建模與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：472325