基于MEMS技術(shù)的μPEMFC陽極流場及其優(yōu)化研究.pdf

1、微型質(zhì)子交換膜燃料電池(μPEMFC)因其具有很高的比能量而有望成為未來最重要的便攜式電源，但其研發(fā)中有很多微型化關(guān)鍵技術(shù)尚需解決。本文采用MEMS方法成功制備了自呼吸式μPEMFC，針對硅微機(jī)械陽極流場板結(jié)構(gòu)參數(shù)對電池性能的影響進(jìn)行了從理論分析到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的系統(tǒng)研究，獲得了優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并得到了較高的電池性能。
　　 設(shè)計(jì)并制作了有效面積為1.44cm2的點(diǎn)狀、蛇形和點(diǎn)蛇混合的三種陽極流場，通過理論建模與流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算相結(jié)合的

2、方法對μPEMFC的陽極流場結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地進(jìn)行了模擬分析，得出了點(diǎn)蛇混合的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。測定了不同陽極結(jié)構(gòu)的占空比、燃料的耗用率及有效利用率、交流阻抗及功率特性等工作性能，結(jié)果表明，點(diǎn)蛇混合型流場內(nèi)氣體壓力梯度較大，燃料流動(dòng)阻力適中，電池的接觸電阻小，燃料分布均勻，能有效利用膜電極的活性面積，在100～500mA恒流放電條件下，比點(diǎn)狀和蛇形流場平均節(jié)省燃料達(dá)14.3％和25.1％，電池的峰值功率分別提高14.5％