微型無(wú)膜燃料電池立體電極的設(shè)計(jì)及其性能研究.pdf

1、微型無(wú)膜燃料電池或稱(chēng)為微流體燃料電池是一種無(wú)需質(zhì)子交換膜的燃料電池，其通常由安裝在T形或Y形的微通道內(nèi)的兩個(gè)電極構(gòu)成，液體燃料和氧化劑分別從兩個(gè)入口引入，沿著微通道流向出口。微型無(wú)膜燃料電池由于其具有的一系列優(yōu)點(diǎn)（如無(wú)需考慮水管理、熱問(wèn)題，等）越來(lái)越成為便攜式電子設(shè)備的電源發(fā)展方向。本論文以通用的 MEMS微細(xì)加工方法以及微波等離子體技術(shù)在玻璃基板上集成超微立體電極，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室自制了微型無(wú)膜燃料電池。利用 COMSOL Multiph

2、ysics3.4仿真模擬平臺(tái)對(duì)電池設(shè)計(jì)進(jìn)行了數(shù)值分析，并通過(guò)流場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及電化學(xué)工作站對(duì)微型無(wú)膜燃料電池進(jìn)行了分析。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）通過(guò)磁控濺射、光刻、干法刻蝕、濕法刻蝕、PDMS轉(zhuǎn)移印章法以及微波等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)的聯(lián)用在玻璃基板上直接制備出了超微立體電極。利用微波等離子體還原技術(shù)制備出Pt/CNTs電池催化劑。對(duì)制備結(jié)果進(jìn)行分析表明超微立體電極質(zhì)量較好，且方法簡(jiǎn)單易于實(shí)施。
　?。?）

3、通過(guò)COMSOL Multiphysics3.4的模擬分析表明該掠過(guò)型碳納米管立體電極作為微型無(wú)膜燃料電池催化劑載體，增大了工作物質(zhì)與電極的接觸面積，同時(shí)該超微型碳納米管立體電極具有高效的擴(kuò)散/對(duì)流物質(zhì)傳輸特性，超微立體電極的存在產(chǎn)生了微擾動(dòng)現(xiàn)象有利于提升電池性能。
　?。?）可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及電化學(xué)分析結(jié)果表明，增大流速能有效提升電池性能，同時(shí)由于立體電極對(duì)層流物質(zhì)的擾動(dòng)作用使得靠近電極消耗邊界層的反應(yīng)物可以得到持續(xù)有效的補(bǔ)充，