文档介绍：天津大学
硕士学位论文
PEM燃料电池流场板及电池堆流体流动分布的研究
姓名:任茂宾
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:王宇新
20021201
摘要优点被认为是适应未来能源和环境要求的理想动力源之一。流场板是的重要%,而的高成本正是其走向实用化的一大障碍。另外,实用电源需要将平,还很大程度上受到燃料和氧化剂向各单池分配均匀性的影响。不均匀流体分堆流体分配问题,在开发高性能、价廉的流场板及分析电池堆的流体流动行膨化温度、膨胀比容积、膨化时间对可膨胀石墨导电性能的影响。在不同工艺条件下将蠕虫状石墨用压片机压制成柔性石墨片,测其电阻并计算电阻率,从而确定电阻率的影响因素。本文还将其它材料与石墨复合,并研究了这些复合柔性石流场板导电率和气密性外还装配了燃料电池,测其放电性能曲线并与其它材料流主流道入口尺寸、各单电池流道长度等因素对电堆流体分配的影响。提出了改进流体分配均匀性的设计方案。研究取得了极具开发前景的结果,所压制出的柔性石墨流场板的性能相当或争力和走向实用化奠定基础。对电池堆中流体分配行为模拟方法的建立将有助于燃料电池虺艶以其能量转化效率高、低排放、能量和功率密度高等组成部分,它为电池分配燃料与氧化剂并串连相邻电池,其成本可占总成本的约多个单电池串联为电池堆,而电池堆的性能不但取决于各单电池的材料和工艺水配可以使电池堆大大低于单电池的比性能。本论文针对现有流场板成本高和电池为方面进行一些新的探索和尝试。论文首先从材料入手研究了可膨胀石墨的膨化工艺,并进一步研究了石墨的墨片的导电性能。提出并验证了柔性石墨流场板~步模压成形技术,除单独测量场板组装的燃料电池的放电性能进行比较,从而验证新材料和工艺的性能。本文还用流体力学计算软件对直接甲醇燃料电池电堆中甲醇溶液的流体流动特征进行模拟。研究了电堆的主流道入口流速、单电池数目、电堆的略好于硬质石墨板,但其成本将远低于硬质石墨板,这将为燃料电池提高经济竞电池堆的优化设计从而提高其性能。关键词:流场板:蠕虫状石墨;可膨胀石墨;直接甲醇燃料电池;燃料电池电堆模拟
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哆年【月纹埂学位论文作者签名:‘;壮嘻签字日期:力嘭年,月,。日签字日期:刎;年聄。日独创性声明学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证特授权盘洼盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:签字日期:导师签名
制方法的建立将有助于电鸿蝗盟馋也设计丛而握商墓性能鲇泄馗媚谌莸难芯的最大优越性体现在工作温度低,在室温也能正常工作,适宜于较频繁启动的场合,而且启动快,具有比其他类型的燃料电池更高的功率密度以及其电动车比蓄电池电动车连续行驶距离更长且无需等待充电等优点。它可在较大电流密度下工娜瘸保琍有望成为取代目前汽车动力的最有竞争力的动力源之燃料电池要广泛应用还面临许多技术难题。其中提供高性能、价廉的燃料电质的三高石墨板,制造过程中需对金属进行表面处理并采用机加工方式,其成本分配均匀性的影响。不均匀流体分配可以使电池堆太大低于单电池的比性能。虽然针对流场板的材质已进行了大量的研究,但进~步降低流场板的成本将为燃料电池提高经济竞争力和走向实用化奠定基础。对电池堆中流体分配行为控“能源危机”已逐渐为世人所关注。人们普遍认为如果人类继续象现在这样使用能源,地球所能提供的能源终将出现匮乏,于是越来越多地将注意力集中到如何更有效地利用现有能源和开发新能源上去。与此同时,日盏严重的环境污染问题也成为备受人们关注的焦点。寻求洁净的新能源已迫在眉睫。,且云涓咝Ш颓褰嗟奶氐闶视α丝沙中⒄的要求,因此受到国内外越来越广泛的重视。相对内燃机而言,燃料电池由于是将化学能直接转化为电能,不受卡诺循环的限制,所以效率更高,而且污染和噪聚合物电解质膜燃料电池被称为是继碱性燃料电池⒘姿嵝腿剂系绯⒐烫逖化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池后的第五代。作,既可用作固定电站又可作为移动运输工具的电源。特别是近几年,由于人们环保意识的增强以及对化石燃料有限性取得的共识,世界上掀起了研究和开发池流场板就是急需解决的难题之一。流场板是的重要组成部分,它为电池分配燃料与