小型直接甲醇燃料電池內兩相流的研究.pdf

1、燃料電池是一種通過電化學反應持續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化成電能的電化學發(fā)電裝置。由于具有環(huán)境友好、效率高、可靠性高、靈活性好、噪音小等優(yōu)點，燃料電池日益受到世界各國政府和企業(yè)的重視。 直接甲醇燃料電池以甲醇作為燃料，采用固體聚合物作為電解質膜。與其他類型的燃料電池相比，直接甲醇燃料電池具有燃料來源豐富、燃料易于運輸儲存，系統(tǒng)結構簡單，體積能量密度高，啟動時間短，運行可靠性高等優(yōu)點。近些年，直接甲醇燃料電池受到了越來越多的

2、關注，并被認為在便攜式電源與微型電源等應用領域中具有廣泛的前景，是目前燃料電池研究中的熱點之一。 目前，有關直接甲醇燃料電池的研究主要集中在新型陽極催化劑的開發(fā)；新型質子交換膜的研制；尋找耐甲醇的陰極氧化還原反應催化劑與流場的優(yōu)化設計等。然而，直接甲醇燃料電池的性能在很大程度上與陽極流場內電化學反應生成物CO<,2>氣體的傳遞和排出過程密切相關。如何保證CO<,2>氣體快速高效的排出電池內部，使申醇溶液能夠連續(xù)均勻的供給催化劑層

3、，對于提高整個直接甲醇燃料電池整體性能顯得至關重要。 為了系統(tǒng)研究直接甲醇燃料電池陽極流道內氣液兩相流，作者改進并調試了直接甲醇燃料電池測試系統(tǒng)，設計并加，工了透明的直接甲醇燃料電池及單通道蛇形流場，雙通道蛇形流場與三通道蛇形流場三種不同陽極極板。論文在不同工況下利用可視化技術對直接甲醇燃料電池陽極兩相流以及流道內CO<,2>氣泡對電池性能的影響進行了研究。 本文的主要工作及取得的主要成果如下： 1．改進并調試了

4、直接甲醇燃料電池單電池性能測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可配合可視化系統(tǒng)對不同工況下直接甲醇燃料電池的氣液兩相流進行研究。 2．利用可視化方法研究了電流密度、甲醇流量以及電池旋轉角度對單通道蛇形流場直接甲醇燃料電池內CO<,2>氣泡和兩相流動的影響，還采用圖像分析技術測量了流道內CO<,2>氣泡的尺寸和相應的空隙率。結果表明，CO<,2>氣泡易在折向通道內發(fā)生積聚。隨著電流密度的增加，流道內氣泡增多，流道內平均空隙率變大。甲醇流量的提高有利于