PEM燃料電池的還原過(guò)程模擬及其性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池是一種新型、高效、清潔的發(fā)電系統(tǒng)，可以通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將存儲(chǔ)在燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。它具有能量轉(zhuǎn)化效率高，產(chǎn)物是水對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、軍事、固定電站等領(lǐng)域。近年來(lái)PEM燃料電池在推廣應(yīng)用上卻遇到了嚴(yán)重的障礙，其中一個(gè)主要原因就是成本太高。提高燃料電池的性能是降低其應(yīng)用成本的一個(gè)重要手段。重力和氧氣還原反應(yīng)是影響其性能的重要因素。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法研究了重力作用下燃料電池的性能，分析了電

2、池不同擺放方式下液態(tài)水的重力對(duì)其性能的影響，并通過(guò)分子模擬手段研究了PEM燃料電池陰極氧氣還原反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)步驟。
　　本文閱讀了大量中外文和PEM燃料電池相關(guān)資料，分析了前人的研究成果;介紹了PEM燃料電池的發(fā)展歷史、特點(diǎn)、分類(lèi)以及應(yīng)用情況，重點(diǎn)闡述了PEM燃料電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和關(guān)鍵部件;并介紹了PEM燃料電池實(shí)驗(yàn)和模擬的相關(guān)基礎(chǔ)理論。
　　論文以燃料電池測(cè)試儀為基礎(chǔ)，搭建了燃料電池測(cè)試系統(tǒng)，并介紹了測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)

3、構(gòu)組成、工作原理、操作步驟和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。試驗(yàn)運(yùn)用燃料電池測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試了重力作用下燃料電池性能。實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了燃料電池陰極在上、陽(yáng)極在上和陰陽(yáng)極垂直放置三種擺放方式，實(shí)現(xiàn)了改變重力方向和水傳遞方向，分析了流量、加濕溫度和電池溫度等操作參數(shù)對(duì)電池性能的影響。試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn):受重力的影響，陰極向上擺放的方式降低了燃料電池陰極淹沒(méi)對(duì)其性能的不良影響;同時(shí)，陰極向上的擺放的方式，也提高了質(zhì)子交換膜中的含水量，降低了質(zhì)子傳遞阻力。
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