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

1、對(duì)于空氣自呼吸式微型直接甲醇燃料電池中基于毛細(xì)管的陰極除水結(jié)構(gòu)的研究摘要：針對(duì)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(xì)管的陰極除水結(jié)構(gòu)。其中包括對(duì)陰極除水機(jī)制的研究，同時(shí)在陰極極板的脊處設(shè)計(jì)了表面親水性的毛細(xì)管陣列。文章采用微機(jī)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(xì)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(shí)制作了一個(gè)傳統(tǒng)的沒有陰極除水結(jié)

2、構(gòu)的μDMFC和一個(gè)帶有基于毛細(xì)管的陰極除水結(jié)構(gòu)的μDMFC。通過比較和測(cè)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(dá)到2.10mWcm2的功率密度，高出了12%。同時(shí)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(xì)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(xué)能直接轉(zhuǎn)換為

3、電能的電化學(xué)裝置。DMFC具有除了燃料電池所具有的普遍優(yōu)點(diǎn)比如高效率，較高的內(nèi)建電勢(shì)，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(chǔ)存以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)甲醇燃料電池被廣泛的認(rèn)為是在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中可移動(dòng)便攜式電子傳感節(jié)點(diǎn)的極具潛力的候選者。由一個(gè)陽極、陰極和一個(gè)被夾在中間的膜電極組件（MEA）構(gòu)成。燃料電池工作時(shí)，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(yīng)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(dá)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(yīng)生成水，如方程（2）所示。整個(gè)電化學(xué)氧化還原反應(yīng)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(dòng)地從周圍環(huán)境中獲取得到。和通過外在氣泵進(jìn)行供給的主動(dòng)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(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合中，雖然它的輸出電壓要比主動(dòng)式燃料電池低。陽極極板。陰極設(shè)計(jì)為一種空氣自呼吸式機(jī)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(xì)管陣列的空氣自呼吸式μDMFC的示意圖在μDMFC工作過程中，導(dǎo)致陰極存水的因素有很多：陽極反應(yīng)掉一分子甲醇，對(duì)應(yīng)陰極會(huì)產(chǎn)生三個(gè)水分子，如方程（1）、（2）所示。水同時(shí)由于擴(kuò)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(dá)陰極，在陰極處

6、和氧氣發(fā)生反應(yīng)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(huì)阻塞氧氣接近陰極催化層，結(jié)果會(huì)降低空氣自呼吸式μDMFC的性能。2.1水傳輸情況評(píng)估陰極水含量的計(jì)算對(duì)于反應(yīng)產(chǎn)生了多少水以及陰極水淹現(xiàn)象什么時(shí)候出現(xiàn)時(shí)很有必要的。陰極水的產(chǎn)生和消耗受到氧氣還原反應(yīng)、水?dāng)U散、利用電拖拽（EOD）形成的液壓滲透、甲醇氧化以及水分自