對于空氣自呼吸式微型直接甲醇燃料電池中基于毛細管的陰極除水結(jié)構(gòu)的研究畢業(yè)論文外文翻譯

1、對于空氣自呼吸式微型直接甲醇燃料電池中基于毛細管的陰極除水結(jié)構(gòu)的研究摘要：針對空氣自呼吸式微型直接甲醇燃料電池，本文呈現(xiàn)了一種基于毛細管的陰極除水結(jié)構(gòu)。其中包括對陰極除水機制的研究，同時在陰極極板的脊處設計了表面親水性的毛細管陣列。文章采用微機械制造技術(shù)來制作微型直接甲醇燃料電池（μDMFC）的陰陽極的硅基雙極板，包括雙側(cè)光刻技術(shù)和ICP技術(shù)。毛細管結(jié)構(gòu)的表面用低溫氧氣等離子體處理來提高它的親水性。文章同時制作了一個傳統(tǒng)的沒有陰極除水結(jié)

2、構(gòu)的μDMFC和一個帶有基于毛細管的陰極除水結(jié)構(gòu)的μDMFC。通過比較和測試，發(fā)現(xiàn)這種新型的μDMFC的最大功率密度為2.35mWcm2，而傳統(tǒng)的μDMFC只達到2.10mWcm2的功率密度，高出了12%。同時這種它的最大電流密度是30mAcm2，而傳統(tǒng)的μDMFC只有25mAcm2，高出了20%。在電池工作的過程中，可以觀察到陰極產(chǎn)生的水通過毛細管迅速的被排出陰極。1.介紹直接甲醇燃料電池（DMFC）是一種能夠?qū)⒓状嫉幕瘜W能直接轉(zhuǎn)換為

3、電能的電化學裝置。DMFC具有除了燃料電池所具有的普遍優(yōu)點比如高效率，較高的內(nèi)建電勢，較高的能量密度以及低輻射之外，它作為微能源的一種還具有工作溫度低，液態(tài)燃料安全易于儲存以及結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點甲醇燃料電池被廣泛的認為是在無線傳感網(wǎng)絡中可移動便攜式電子傳感節(jié)點的極具潛力的候選者。由一個陽極、陰極和一個被夾在中間的膜電極組件（MEA）構(gòu)成。燃料電池工作時，燃料甲醇通過陽極傳輸?shù)組EA的催化層表面，甲醇的催化反應產(chǎn)生質(zhì)子和電子，如方程（1）所示

4、。質(zhì)子直接穿越質(zhì)子交換膜（PEM）到達陰極，被PEM阻擋的電子通過外電路流到陰極，形成電流。在陰極，氧氣和質(zhì)子、電子發(fā)生反應生成水，如方程（2）所示。整個電化學氧化還原反應如方程（3）所示。在所有燃料和氧氣的供給方式中，陰極自呼吸式的μDMFC贏得了大量的關(guān)注，在空氣自呼吸式μDMFC中，氧氣是被動地從周圍環(huán)境中獲取得到。和通過外在氣泵進行供給的主動式供給方式相比，空氣自呼吸式μDMFC明顯更加適用于需要低寄生能量損失低成本以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5、簡單的應用場合中，雖然它的輸出電壓要比主動式燃料電池低。陽極極板。陰極設計為一種空氣自呼吸式機構(gòu)，即氧氣是從周圍空氣中通過自呼吸方式輸送到陰極的。圖1陰極窗口脊處帶有憎水性毛細管陣列的空氣自呼吸式μDMFC的示意圖在μDMFC工作過程中，導致陰極存水的因素有很多：陽極反應掉一分子甲醇，對應陰極會產(chǎn)生三個水分子，如方程（1）、（2）所示。水同時由于擴散、液壓滲透以及電拖拽作用從陽極傳輸?shù)疥帢O。甲醇直接通過質(zhì)子交換膜從陽極到達陰極，在陰極處

6、和氧氣發(fā)生反應生成水，即甲醇滲透。陰極的水主要通過蒸發(fā)作用離開陰極。然而，在很低的溫度范圍內(nèi)比如（2065C），由于蒸發(fā)率很低，陰極的水有95%都是以液態(tài)形式存在的。液態(tài)水過多將會阻塞氧氣接近陰極催化層，結(jié)果會降低空氣自呼吸式μDMFC的性能。2.1水傳輸情況評估陰極水含量的計算對于反應產(chǎn)生了多少水以及陰極水淹現(xiàn)象什么時候出現(xiàn)時很有必要的。陰極水的產(chǎn)生和消耗受到氧氣還原反應、水擴散、利用電拖拽（EOD）形成的液壓滲透、甲醇氧化以及水分自