直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中陽極CO-,2-去除及水、熱的綜合管理.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)被認(rèn)為是21世紀(jì)最有潛力的電動(dòng)汽車動(dòng)力源。作者對(duì)電動(dòng)車用DMFC陽極流道內(nèi)的甲醇．水溶液、CO<,2>氣體兩相流動(dòng)，DMFC電池堆的熱管理進(jìn)行了深入的探討，并參與設(shè)計(jì)、組裝、運(yùn)行了一個(gè)DMFC性能測試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 本文將DMFC陽極流道中伴隨有流道．?dāng)U散層界面上的氣液質(zhì)量遷移過程的兩相流動(dòng)與傳統(tǒng)加熱管中的流動(dòng)沸騰現(xiàn)象進(jìn)行了類比，利用“擬沸騰．”的概念，建立了DMFC陽極兩相流的物理模型，靈活地使用商業(yè)

2、CFD軟件“FLUENT”對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了合理可信的結(jié)果。這樣的模擬方法可以應(yīng)用于不同的流場形式，不同的工況下，以確定流場內(nèi)CO<,2>含氣率的分布，從而預(yù)測CO<,2>氣泡堵塞流道現(xiàn)象最可能發(fā)牛的位置，對(duì)改進(jìn)流場結(jié)構(gòu)，優(yōu)化DMFC陽極的CO<,2>氣體管理(尤其是在判斷新形式的流場的優(yōu)勢和不足的過程中)起到積極的作用。 本文對(duì)新型的分形樹狀流場進(jìn)行了深入的研究，詳細(xì)分析了其在傳熱和流動(dòng)方面的特點(diǎn)，繼而對(duì)把這種新型的換

3、熱結(jié)構(gòu)用于燃料電池堆的冷卻系統(tǒng)的可行性和優(yōu)勢進(jìn)行了分析。這種新型的換熱結(jié)構(gòu)可以在被冷卻面上造成強(qiáng)烈的導(dǎo)熱效應(yīng)，從而形成均勻的溫度分布。本文使用商業(yè)CFD軟件“FLUENq”’對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬，充分考慮了流體區(qū)的以對(duì)流為豐的換熱效應(yīng)和固體區(qū)強(qiáng)烈的導(dǎo)熱效應(yīng)之間的相瓦作用，顯示了分形樹狀流場在溫度控制方面的巨大優(yōu)勢利用于燃料電池堆熱管理的潛力。 參與設(shè)計(jì)和組裝了DMFC性能測試系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)。通過對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的成功運(yùn)行，完成了對(duì)歐姆極化區(qū)極