被動式微型直接甲醇燃料電池的研究.pdf

1、燃料電池是一種通過電化學(xué)反應(yīng)持續(xù)地將燃料和氧化劑直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。由于其轉(zhuǎn)換效率高以及對環(huán)境的友好性，得到各國政府和大企業(yè)的重視。其中直接甲醇燃料電池能量密度高，結(jié)構(gòu)簡單、燃料補(bǔ)充方便且安全性高的特點，被認(rèn)為是未來取代傳統(tǒng)電池成為移動電源的最佳候選者之一。傳統(tǒng)主動式直接甲醇燃料電池需要加相應(yīng)的輔助設(shè)備來給電池提供燃料和氧化劑，這不僅額外消耗電池的能量而且還使電池系統(tǒng)更復(fù)雜。所以消除輔助設(shè)備的被動式直接甲醇燃料電池漸漸被人們所關(guān)注

2、和開發(fā)。
　　 以被動式直接甲醇燃料電池的陽極作為研究的對象，建立電池陽極三維數(shù)學(xué)模型。充分研究了電池陽極電流收集層、氣體擴(kuò)散層、催化層的特性，利用軟件對陽極電流收集層開孔率與空占比以及進(jìn)料通道形狀進(jìn)行模擬仿真，結(jié)果表明：隨著陽極電流收集層開孔率和占空比的增大，有利于燃料甲醇的傳輸和生成物C02排出電池體外，電池工作電流密度也得到提高，但其受到電池內(nèi)阻的制約，不能無限增大而有最優(yōu)值范圍；進(jìn)料通道的形狀對甲醇和C02的傳輸以及電池

3、的工作電流密度幾乎沒有影響。
　　 根據(jù)模型提供的參考、利用膜電極組件及不銹鋼加工成的電池極板，組裝成有效面積為8mm×8mm的被動式直接甲醇燃料電池，測試并研究甲醇進(jìn)液濃度、陰極開孔率以及環(huán)境溫度等參數(shù)對電池性能的影響，研究結(jié)果表明：在室溫條件下，電池的放電性能隨著甲醇進(jìn)液濃度升高，先升高后下降，當(dāng)進(jìn)液濃度為2mol/L時，電池性能最佳為：5.6mW/cm2;在一定范圍內(nèi)增大陰極板的開孔率，電池性能也得到相應(yīng)提高和改善，增大陰