極板結(jié)構(gòu)對直接甲醇燃料電池性能影響研究.pdf

1、被動式直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)有結(jié)構(gòu)簡單、燃料便于攜帶與儲存、理論比能量高、不需要外部輔助設(shè)備等優(yōu)點，在便攜式移動電源方面具有廣闊的應用前景。極板對燃料擴散、電流收集等方面具有重要的影響，是DMFC的關(guān)鍵組成部件之一。為了在不影響傳質(zhì)的前提下減小極板和膜電極(MEA)之間的接觸電阻，提高電池輸出性能，本文設(shè)計了一種帶有微凸起結(jié)構(gòu)的新型極板結(jié)構(gòu)，并研究了微凸起的間距和截面形狀對電池性

2、能的影響。
　　 設(shè)計了四種不同微凸起間距(O.5mm、0.7mm、1.2mm、1.8mm)和四種不同微凸起截面形狀(圓形、五邊形、四邊形、三角形)的極板結(jié)構(gòu)。采用噴淋蝕刻工藝制作了不銹鋼極板，研究了蝕刻溫度(20℃-40℃)和噴淋壓力(0.4MPa～1MPa)對不銹鋼蝕刻工藝的影響，得出提高蝕刻溫度與噴淋壓力均能提高不銹鋼的蝕刻速度與蝕刻因子的實驗結(jié)果。溫度對蝕刻速度影響較大，對蝕刻因子的影響較小，溫度每提高1℃，蝕刻速度提高

3、4％～5％，但是蝕刻因子僅提高0.5％～0.7％；噴淋壓力每提高O.1MPa蝕刻速度提高4％～6％，蝕刻因子提高6％～8％。
　　 采用壓力測試平臺用四點法測量了不同微凸起間距和截面形狀的極板與碳紙的接觸電阻，分析了微凸起間距和截面形狀對極板與碳紙的接觸電阻的影響。實驗結(jié)果表明，隨著微凸起間距的增大，極板與碳紙的接觸電阻先減小再增大，微凸起間距為0.5mm時接觸電阻最小；接觸電阻的大小與微凸起的截面形狀無關(guān)。
　　 設(shè)計

4、組裝了活性面積為15mmx15mm的被動式DMFC，并對其電流-電壓與交流阻抗進行測試，分析了微凸起間距對電池的內(nèi)阻以及峰值功率的影響以及微凸起截面形狀對電池內(nèi)阻、傳質(zhì)以及峰值功率的影響。隨著微凸起間距的增大，電池內(nèi)阻先減小再增大，而電池的峰值功率先增大再減小。微凸起間距為0.5mm時電池峰值功率達到最大值22.4mW，比常規(guī)極板(無微凸起)組裝的電池提高了77％。改變微凸起的截面形狀，電池的內(nèi)阻保持不變；微凸起截面為圓形時電池的陽極傳