直接甲醇燃料電池內部傳遞現(xiàn)象的實驗研究及被動式微型電堆的設計和測試.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）與其他燃料電池相比具有系統(tǒng)結構簡單、能量密度高及燃料存儲方便等優(yōu)點，特別適合作為便攜式電腦或手機等設備的電源，即，在微小型移動電源領域有廣闊的應用前景。
　　本論文從工程熱物理的研究角度出發(fā)，通過改變直接甲醇燃料電池的運行參數(shù)，研究了陽極甲醇流量、溫度、陰極空氣背壓和甲醇濃度對電池性能的影響。結果表明：電池性能隨陽極甲醇流量的增加先升高后降低，存在一個流量最優(yōu)值。電池性能隨電池溫度的升高而提高，過高的空

2、氣預熱溫度使陰極過分干燥，從而使電池性能降低。甲醇濃度存在一個最優(yōu)值，從而使電池性能最佳，此外，提高陰極空氣的背壓能夠有效抑制甲醇滲透的負面影響。
　　利用可視化方法研究了電池陽極多通道蛇形流道內不同運行工況與氣液兩相流動的關系。通過流場可視化研究發(fā)現(xiàn)，一些特定點上有連續(xù)的氣泡產(chǎn)生，而在另一些點上沒有觀測到氣泡產(chǎn)生。在每個氣泡產(chǎn)生的點，氣泡總會發(fā)生形成、長大和脫離的現(xiàn)象。在低電流密度條件下，生成的CO2氣泡溶解在甲醇溶液中，流道中

3、觀測不到氣泡流動。隨著電流密度的提高，流道內逐漸出現(xiàn)氣泡流動，并逐漸在流道內形成氣柱，在出口處阻塞流道。甲醇流量很小時，CO2的氣泡呈現(xiàn)長柱塞狀，隨著甲醇流量的增加，長阻塞泡轉變成短柱塞泡，并逐步消失。同一電流密度條件下，提高電池溫度，一方面使 CO2氣體在溶液中的溶解度減低，另一方面提高了CO2氣體的摩爾體積，降低了氣泡的表面張力，使氣泡更容易聚集，在流道中形成長長的柱塞狀流體，嚴重減少了甲醇溶液與擴散層的有效接觸面積，從而提高了電池