異形DEFC管狀陰極熱應力及電阻特性研究.pdf

1、直接乙醇燃料電池(Direct Ethanol Fuel Cell,DEFC)是直接利用乙醇溶液作為燃料,氧或空氣作為氧化劑的一種燃料電池。DEFC具有清潔高效、比能量高、結構簡單、燃料補充方便等特點,而且乙醇能夠通過農作物發(fā)酵大量產生,也可以通過生物質來進行制備。因此,開展DEFC的研究對解決能源短缺和環(huán)境保護具有重要意義,在小型獨立電源、國防通訊、單兵作戰(zhàn)武器電源以及移動電話、攝像機和筆記本電腦電源等領域具有廣闊的應用前景。

2、　　 目前DEFC的研究還處于起步階段,且電極在結構上多采用平板型設計,對管狀電極結構的研究較少。異形DEFC取消了雙極板結構,不僅降低了成本,減輕了體積和重量,有其獨特的優(yōu)點。本文以中間相碳微球(MCMB)和石墨為原料,采用凝膠注模成型工藝制備了不同石墨摻雜比例的異形DEFC管狀陰極支撐體,選擇涂覆工藝制備電極層,最后將Nafion膜熱壓包裹在陰極外部,制備了一種異形DEFC管狀陰極。
　　 基于熱應力學有限元理論,結合管狀

3、陰極的結構特點和工作條件,利用ANSYS軟件對管狀陰極進行熱應力分析,通過研究發(fā)現(xiàn),在熱力耦合影響下,電極整體結構穩(wěn)定性比較理想,支撐體厚度的最佳值為1000μm～1500μm,工作溫度的升高不利于陰極的結構穩(wěn)定性;另外,基于彈性理論和接觸理論,利用ANSYS進行管狀陰極接觸電阻數(shù)值模擬,分析了管狀陰極組裝壓力、接觸壓力和接觸電阻之間的關系,得出組裝壓力的大小在1MPa～2MPa之間比較合理。
　　 通過管狀陰極的試驗研究,并結