直接甲醇燃料電池內(nèi)部傳遞現(xiàn)象的實驗研究及被動式微型電堆的設(shè)計和測試.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）與其他燃料電池相比具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、能量密度高及燃料存儲方便等優(yōu)點，特別適合作為便攜式電腦或手機等設(shè)備的電源，即，在微小型移動電源領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文從工程熱物理的研究角度出發(fā)，通過改變直接甲醇燃料電池的運行參數(shù)，研究了陽極甲醇流量、溫度、陰極空氣背壓和甲醇濃度對電池性能的影響。結(jié)果表明：電池性能隨陽極甲醇流量的增加先升高后降低，存在一個流量最優(yōu)值。電池性能隨電池溫度的升高而提高，過高的空

2、氣預(yù)熱溫度使陰極過分干燥，從而使電池性能降低。甲醇濃度存在一個最優(yōu)值，從而使電池性能最佳，此外，提高陰極空氣的背壓能夠有效抑制甲醇滲透的負面影響。
　　利用可視化方法研究了電池陽極多通道蛇形流道內(nèi)不同運行工況與氣液兩相流動的關(guān)系。通過流場可視化研究發(fā)現(xiàn)，一些特定點上有連續(xù)的氣泡產(chǎn)生，而在另一些點上沒有觀測到氣泡產(chǎn)生。在每個氣泡產(chǎn)生的點，氣泡總會發(fā)生形成、長大和脫離的現(xiàn)象。在低電流密度條件下，生成的CO2氣泡溶解在甲醇溶液中，流道中

3、觀測不到氣泡流動。隨著電流密度的提高，流道內(nèi)逐漸出現(xiàn)氣泡流動，并逐漸在流道內(nèi)形成氣柱，在出口處阻塞流道。甲醇流量很小時，CO2的氣泡呈現(xiàn)長柱塞狀，隨著甲醇流量的增加，長阻塞泡轉(zhuǎn)變成短柱塞泡，并逐步消失。同一電流密度條件下，提高電池溫度，一方面使 CO2氣體在溶液中的溶解度減低，另一方面提高了CO2氣體的摩爾體積，降低了氣泡的表面張力，使氣泡更容易聚集，在流道中形成長長的柱塞狀流體，嚴重減少了甲醇溶液與擴散層的有效接觸面積，從而提高了電池