發(fā)布時(shí)間：2022-01-13 19:57

　　質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）,以其高效率、低污染等優(yōu)點(diǎn)成為21世紀(jì)理想能源。作為PEMFC的關(guān)鍵部件,雙極板內(nèi)的流道形式及其電化學(xué)性能是目前研究的焦點(diǎn)。本文以PEMFC為研究對(duì)象,通過(guò)數(shù)值模擬,對(duì)PEMFC流道內(nèi)氣體的流動(dòng)、水的傳遞、多孔介質(zhì)中的氣體擴(kuò)散以及活性區(qū)域內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)等工作過(guò)程進(jìn)行研究,主要工作和結(jié)論如下:（1）根據(jù)PEMFC電化學(xué)反應(yīng)理論建立了三維、穩(wěn)態(tài)、恒溫PEMFC的計(jì)算模型。利用多物理場(chǎng)直接耦合分析軟件（COMSOL Multiphysics）對(duì)采用PEMFC單體內(nèi)流動(dòng)和傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬和計(jì)算研究。（2）在相同的條件和幾何參數(shù)下,對(duì)直流道PEMFC的極化曲線進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn),并對(duì)結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)比較。結(jié)果表明:模擬極化曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,驗(yàn)證了該模型的可靠性。（3）對(duì)平行流道、螺旋流道、蛇形流道以及多路蛇形流道PEMFC進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)四者的陽(yáng)極擴(kuò)散層氫氣分布特性、陽(yáng)極流道壓力分布特性、陰極擴(kuò)散層氣體分布特性、陰極流道水分布特性以及電化學(xué)特性進(jìn)行了對(duì)比研究。研究結(jié)果表明:在較高的陽(yáng)極進(jìn)... 

【文章來(lái)源】：山東建筑大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PEMFC單體結(jié)構(gòu)示意圖

個(gè)活性區(qū)域而不是僅僅在流道的通道周?chē)鷧^(qū)域，簡(jiǎn)言之就是使氣體均勻分布于擴(kuò)散層并與催化劑層充分接觸。催化劑層的核心部分是附著在碳分子上的催化劑分子，這些催化劑分子能夠確保陽(yáng)極處的 H+與 e-的有效分離以及陰極處的 H+、e-以及 O2的有效結(jié)合。質(zhì)子交換膜是燃料電池的核心部件，它能夠選擇性的透過(guò) H+而使 e-流過(guò)外電路進(jìn)而形成電流。2.1.2 PEMFC 單體的工作原理PEMFC 單體的工作原理如圖 2.2 所示，氫氣通過(guò)陽(yáng)極流道進(jìn)入陽(yáng)極擴(kuò)散層，通過(guò)擴(kuò)散層的作用進(jìn)入整個(gè)活性區(qū)域與陽(yáng)極催化劑層接觸，在陽(yáng)極催化劑層中的催化劑表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，氫氣被分解成 H+而使 e-，H+能夠經(jīng)過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，而電子則無(wú)法通過(guò)質(zhì)子交換膜，只能通過(guò)集流板流經(jīng)外電路到達(dá)陰極集流板，進(jìn)而參與陰極的反應(yīng)。

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文用便捷性。質(zhì)子交換膜燃料電池何以用于日常、交通、軍事等方面，面，質(zhì)子交換膜燃料電池能夠提供為別墅提供日常所需的發(fā)展，一個(gè)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的氫燃料能夠提供一個(gè)別墅真正達(dá)到低碳環(huán)保的境界。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3587053