微型氢气反应发生器的设计与实现

发布时间：2017-08-12 07:10

  本文关键词：微型氢气反应发生器的设计与实现

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【摘要】：氢氧燃料电池是当今新型燃料电池技术研究热点之一,但高效、稳定、安全的氢气燃料的制备与储存一直是制约氢氧燃料电池发展的瓶颈。NaBH4碱性溶液由于高氢容量、高稳定性等优势成为良好的储氢方式之一。本文提供一种基于NaBH4碱性溶液水解制氢的微型氢气反应发生器的设计和实现方法,形成一种新型的氢气生成方式。本文基于COMSOL Multiphysics软件对微型氢气反应发生器进行理论分析,在此基础上提供对氢气反应发生器的改进方案,为氢气反应发生器的实现提供理论基础。分析不同煅烧温度、不同催化剂载量条件下Co-P-B三元催化剂对NaBH4溶液水解的催化性能,确定最佳工艺参数。总结氢气反应发生器的技术难点,对氢气反应发生器系统进行设计与实现,对生成氢气进行性能测试,与氢氧燃料电池结合对电池系统输出性能进行测试。从仿真和实验结果中可知,采用不对称结构和双层结构能够极大的提升氢气反应发生器的燃料利用效率和入口燃料流量范围;最佳工艺参数为250℃煅烧、催化剂载量216.8mg,在此条件下催化剂效率为2.078L/(min*g);所设计的氢气反应发生器实际工作启动时间为2min,稳定输出氢气产量为900ml/min左右,且在60min内性能未出现很大衰减;与集成化小功率氢氧燃料电池结合测得最大输出功率为14.9W。
【关键词】：氢气反应发生器 硼氢化钠 COMSOL仿真 催化剂性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 国外研究现状9-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.2.3 国内外研究现状分析14
• 1.3 研究的目的及意义14-15
• 1.4 本课题的主要研究内容15-16
• 第2章 微型氢气反应发生器建模仿真分析16-33
• 2.1 基于NaBH4溶液的氢气反应发生器反应原理16-17
• 2.2 基于COMSOL Multiphysics软件的模型建立17-20
• 2.3 氢气反应发生器仿真结果及分析20-32
• 2.3.1 基本模型仿真结果分析20-26
• 2.3.2 改进结构模型仿真结果26-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 微型氢气反应发生器催化剂制备方法及性能测试33-46
• 3.1 基于NaBH4水解的Co-P-B三元催化剂制备方法33-35
• 3.2 基于NaBH4水解的Co-P-B三元催化剂测试方法35-36
• 3.3 基于NaBH4水解的Co-P-B三元催化剂分析结果36-45
• 3.3.1 相同催化剂载量不同煅烧温度结果36-41
• 3.3.2 相同煅烧温度不同催化剂载量结果41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 微型氢气发生反应器系统设计及实现46-54
• 4.1 微型氢气反应发生器系统结构设计46-49
• 4.2 微型氢气反应发生器系统建立49-50
• 4.3 微型氢气反应发生器及氢氧燃料电池系统性能测试50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间发表的学术论文59-61
• 致谢61

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本文编号：660330