直接甲醇燃料電池兩相流實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、北京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文直接甲醇燃料電池兩相流實(shí)驗(yàn)與模擬研究姓名：葉芳申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：馬重芳20080301I 宅衷T 業(yè)大學(xué)T 學(xué)博士學(xué)侮論文發(fā)布。提出應(yīng)用直接甲醇燃料電池常用參數(shù)繪制流型圖的設(shè)想。3 。開震了黧極配備蛇形流場并受直藏置的直接甲醇燃料電池兩稿流實(shí)驗(yàn)研究工作。當(dāng)陽極甲醇溶液濃度為0 ．5 m o l ／1 葶爨1 ．O m o l ／l 時(shí)，電性能優(yōu)予水平放置時(shí)，當(dāng)濃度為1 ．5 m o l ／

2、l 時(shí)，電性能稍弱于水平放置時(shí)。該流場和實(shí)驗(yàn)條件下，直接甲醇燃料電池陽極二氧化碳?xì)馀萘恳彩请S電流密度增麴焉增船，隧流量增趣麗減少，溢流程會(huì)依次出現(xiàn)泡狀流、塞一泡瀛、和塞狀流的流型。_ 直接甲醇燃料電池陽極流場雙號流道以及流道的倒U型部位會(huì)出現(xiàn)長時(shí)間的氣泡堵塞現(xiàn)象，沿流程這種堵塞現(xiàn)象會(huì)變嚴(yán)重。遺現(xiàn)延續(xù)有5 個(gè)流道長的超長氣塞。由于堵塞氣泡～定條件下突然攤除，引起直接甲醇燃料電池熙極兩相流呈現(xiàn)周期性變化的特征。4 ．開展了陽極配備平行流場并

3、水平放置的直接甲醇燃料電池兩相流實(shí)驗(yàn)研究工讒。其電性熊褶院蛇形陽極板兩種放置方式豹電池稍差。該電池的陽極鼴相流流場鼉蠡常復(fù)雜，鞠使隧一流場廚一工況同一流道中，其流型也會(huì)經(jīng)歷泡狀流、彈狀流、塞狀流的周期變化過程，并且在同一流型下還會(huì)經(jīng)歷正向流動(dòng)和反向流動(dòng)的反復(fù)交替，體現(xiàn)出強(qiáng)烈的震蕩性和周裳性。論文測量了此稀流壢靜氣泡速度、截囂含氣率隨時(shí)闖變純?nèi)跛淼论亲兓亩康闹?，分析其震蕩性和周期性。這是蘺次有直接甲酵燃料電池在該流場下的氣泡速度值和截

4、面含氣率的定量研究工作。由于此種兩相流場體現(xiàn)出的震蕩性和周期性，本文提出根據(jù)周期性，通過區(qū)分流型，定量計(jì)算流場截瑟含氣率的方法。5 。開展了直接甲醇燃料電池建模及數(shù)值模擬工作。根據(jù)直接甲醇燃料電池的物理模型建立二維等溫兩褶多組分?jǐn)?shù)值模擬模型。模型考慮了兩相流流動(dòng)，毫濁內(nèi)多種組分的氣液檁傳震、電性箋與組分濃度關(guān)系，可計(jì)算流道和多孔介質(zhì)層中的速度分布、組分濃度分布、電性能等參數(shù)，對于直接甲醇燃料電池的內(nèi)部過程進(jìn)行了有益探索。對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)