直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell,DMFC）是將燃料（甲醇）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。與鋰離子電池相比,DMFC是一種清潔能源裝置,具有結(jié)構(gòu)簡單、能量利用效率和能量密度高、運(yùn)行時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)。本文以DMFC為研究對象,應(yīng)用商業(yè)流體力學(xué)軟件ANSYS FLUENT,分別建立了二維多相被動(dòng)式和三維多相主動(dòng)式DMFC的單電池?cái)?shù)值模型。通過模擬計(jì)算,優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)和操作條件,分析電池內(nèi)氣液兩相流動(dòng)、電化學(xué)反應(yīng)以及滲透現(xiàn)象,深入理解DMFC內(nèi)部多相物質(zhì)傳輸規(guī)律,為DMFC的研究提供理論依據(jù)。本文的主要研究工作如下:1.建立了一個(gè)二維多相被動(dòng)式DMFC數(shù)值模型,設(shè)計(jì)上加入微孔層（micro-porous layer,MPL）,結(jié)果表明,陽極微孔層（anode micro-porous layer,AMPL）起到抑制甲醇傳輸?shù)淖饔?能有效阻礙甲醇由陽極擴(kuò)散層（anode diffusion layer,ADL）到達(dá)陽極催化層（anode catalyte layer,ACL）,減少了甲醇由陽極到陰極的滲透量,同時(shí),加入了 MPL后,可以提高液態(tài)甲醇的供料濃度。陰極... 

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要的符號(hào)表及物理名稱
第1章 緒論
    1.1 燃料電池
    1.2 直接甲醇燃料電池
        1.2.1 被動(dòng)式DMFC和主動(dòng)式DMFC
        1.2.2 DMFC工作原理
        1.2.3 DMFC基本組成
        1.2.4 DMFC的性能
        1.2.5 DMFC商業(yè)化面臨的問題
    1.3 DMFC的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 被動(dòng)式DMFC研究現(xiàn)狀
        1.3.2 主動(dòng)式DMFC研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 可變接觸角對被動(dòng)式DMFC的影響及分析
    2.1 引言
    2.2 DMFC二維多相模型
        2.2.1 幾何模型與計(jì)算域
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 物質(zhì)在多孔介質(zhì)里的傳輸
    2.3 邊界條件
    2.4 數(shù)值計(jì)算方法
    2.5 結(jié)果和討論
        2.5.1 模型驗(yàn)證
        2.5.2 微孔層的影響
        2.5.3 擴(kuò)散層接觸角的影響
        2.5.4 微孔層接觸角的影響
    2.6 本章小結(jié)
第3章 應(yīng)用歐拉-歐拉多相流模型的主動(dòng)式DMFC模型
    3.1 引言
    3.2 模型的結(jié)構(gòu)與計(jì)算域
    3.3 控制方程
        3.3.1 歐拉-歐拉多相流模型
        3.3.2 多孔介質(zhì)區(qū)域的控制方程
        3.3.3 流道/擴(kuò)散層接觸面的質(zhì)量守恒
        3.3.4 物質(zhì)的傳輸
    3.4 邊界條件
    3.5 數(shù)值計(jì)算方法
    3.6 結(jié)果和討論
        3.6.1 模型驗(yàn)證
        3.6.2 電流密度的影響
        3.6.3 甲醇濃度的影響
        3.6.4 操作溫度的影響
    3.7 本章小結(jié)
第4章 陰極擴(kuò)散層的各向異性傳輸屬性對DMFC的影響及分析
    4.1 引言
    4.2 擴(kuò)散層的各向異性傳輸
        4.2.1 各向異性的電子傳輸
        4.2.2 各向異性的滲透性
        4.2.3 各向異性的氣體擴(kuò)散傳輸
        4.2.4 各向異性的熱傳導(dǎo)
    4.3 邊界條件
    4.4 結(jié)果和討論
        4.4.1 各向異性和各向同性的比較
        4.4.2 各向異性的電導(dǎo)率的影響
        4.4.3 各向異性的滲透性的影響
        4.4.4 各向異性的氣體擴(kuò)散的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡介及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Semi-interpenetrating polymer networks toward sulfonated poly（ether ether ketone） membranes for high concentration direct methanol fuel cell[J]. Xupo Liu,Yunfeng Zhang,Shaofeng Deng,Cuicui Li,Jiaming Dong,Jiaying Wang,Zehui Yang,Deli Wang,Hansong Cheng.  Chinese Chemical Letters. 2019(02)



本文編號(hào)：3708154