PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高效、清潔、環(huán)境友好，成為內(nèi)燃機(jī)最有力的競爭者，被認(rèn)為是最有潛力的動力裝置之一。就目前的PEMFC技術(shù)而言，氫氣的利用率難以達(dá)到100％，未參加反應(yīng)的氫氣隨尾氣被排放掉，另外，陽極側(cè)不可避免會產(chǎn)生雜質(zhì)，有必要采用purge的方式將其排出，也會導(dǎo)致少量氫氣排放。氫氣的大量排放會造成多方面不利的影響。因此有必要像汽車尾氣處理那樣，采取措施處理燃料電池的氫氣尾氣排放。本文設(shè)計(jì)了PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)，對其

2、關(guān)鍵部件進(jìn)行了模擬分析，建立燃料電池尾氣后處理實(shí)驗(yàn)平臺，并對其進(jìn)行試驗(yàn)研究。
　　 首先，針對目前處理燃料電池尾氫稀釋法、催化燃燒法以及微通道催化燃燒法提出了三種處理方案，并對普通催化燃燒法方案對PEMFC尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)處理燃料電池尾氫這個(gè)功能，對PEMFC尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了功能設(shè)計(jì)，包括催化反應(yīng)器、緩沖器、混合器以及冷卻子系統(tǒng)等?？紤]到氫氣催化燃燒危險(xiǎn)的潛在性，為了確保安全，還對PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)進(jìn)行了安全

3、設(shè)計(jì)，包括阻火器和單向閥的設(shè)計(jì)。
　　 其次，對PEMFC尾氣后處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件——混合器進(jìn)行CFD分析，設(shè)計(jì)了三種不同的混合方案，分別建立了各混合方案的計(jì)算模型，并進(jìn)行了模擬計(jì)算，分析了不同方案的流場以及氫氣濃度分布場。
　　 最后，設(shè)計(jì)了燃料電池尾氣后處理測試系統(tǒng)，建立了試驗(yàn)平臺，對燃料電池尾氣處理器進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究了不同操作參數(shù)對催化反應(yīng)器性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(1)在空速為15000h-1，氫氣濃度從0