μDMFC氣液分相輸運(yùn)陽(yáng)極流場(chǎng)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、微型直接甲醇燃料電池（Micro Direct Methanol Fuel Cell，μDMFC）具有能量密度高、清潔環(huán)保、燃料儲(chǔ)運(yùn)方便等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)便攜式電子設(shè)備及電動(dòng)汽車(chē)的理想電源。流場(chǎng)板作為μDMFC的關(guān)鍵部件之一，具有均勻分配物料、收集和傳導(dǎo)電流、分隔電池組中單電池等作用，其設(shè)計(jì)的合理與否將直接影響到電池性能。本文基于陽(yáng)極流場(chǎng)氣液分相輸運(yùn)思路，設(shè)計(jì)了一種新型的親疏液通道嵌套排布的陽(yáng)極流場(chǎng)板，并對(duì)該流場(chǎng)板組裝后的單電池進(jìn)行了性能測(cè)

2、試。
　　通過(guò)電沉積技術(shù)在316L不銹鋼表面制備了一層具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳薄膜，該薄膜表現(xiàn)出良好的親水特性，用低表面能物質(zhì)氟硅烷(FAS)修飾后，鎳薄膜從親水轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷．?dāng)沉積電流密度在5A/dm2到9A/dm2之間時(shí)，該表面的靜態(tài)接觸角超過(guò)160°。制備的超疏水表面具有良好的酸堿及環(huán)境穩(wěn)定性，將樣片放入PH=2的HCL和PH=13的NaOH溶液中各浸泡100h后，接觸角仍大于150°。放置在室溫環(huán)境中的樣片經(jīng)過(guò)一年多的時(shí)間，

3、接觸角僅從166°下降到164.8°。
　　設(shè)計(jì)了新型的平行、單通道蛇形、多通道蛇形、螺旋形流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)開(kāi)孔率、接觸電阻及封裝壓力的計(jì)算與仿真，確定了四種流場(chǎng)氣液通道的寬度、深度以及電池的最佳封裝壓力。研究了不銹鋼光刻工藝及濕法刻蝕工藝，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了兩種工藝的最佳參數(shù)，制備出四種流場(chǎng)板。通過(guò)電沉積及選擇性氟化，對(duì)制作的流場(chǎng)板進(jìn)行表面修飾，獲得了親疏液通道嵌套排布的新型流場(chǎng)板。
　　搭建了電池測(cè)試平臺(tái)，將四種結(jié)構(gòu)的流場(chǎng)板

4、分別組裝成單電池，對(duì)電池性能及燃料通道進(jìn)出口壓力降進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，采用新型流場(chǎng)板可明顯提高μDMFC的輸出性能。其中，平行、單通道蛇形、多通道蛇形及螺旋形的峰值功率密度分別提高了20％、61.5％、13.6％、16.7％，極限電流的提高比例分別為8.2％、59.4％、13.2％、3.4％。同時(shí)，新型陽(yáng)極流場(chǎng)內(nèi)部的平均壓降及壓降振幅明顯減小，平行、單通道蛇形、多通道蛇形及螺旋形流場(chǎng)中壓降的減小幅度分別為56.3％、25.6％、0％、