高温工况下单体部件结构参数对燃料电池反应特性的影响研究

发布时间：2022-01-22 21:47

　　近年来,由于能源匮乏与环境恶化日益严重,使得能源和环境成为当今社会的两大热门话题,解决好这两大问题是人类生存和发展的基础,为了解决这一问题人们不断地对新能源进行了开发和研究,其中质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）以高效、清洁、应用范围广泛成为了最具发展潜力的新能源之一。现阶段针对PEMFC的研究主要为开发新材料的特性、发电性能如电流密度分布、电压变化、耐久性等方面,而对其在高温工况下燃料电池内部温度分布的研究尚处于发展阶段,并且研究高温工况（80℃～100℃）可以提高燃料电池的整体性能。在高温工况下,单体部件结构参数对单体燃料电池内的温度分布均匀性及发电性能有较大的影响。因此,本文的研究核心为燃料电池内部的温度分布情况,特别是反应表面的温度分布情况。为研究燃料电池反应表面温度分布对其发电性能和使用寿命的影响,本文采用实验的方法,利用热像仪测得双极板背面温度,并通过一维换热模型计算反应表面温度分布,将计算结果与实验得到的发电性能对应后进行评估分析,其中反应表面温度特性通过反应表面温度(T_react)... 

【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

质子交换膜燃料电池实物图

内蒙古工业大学硕士学位论文4图1-3质子交换膜燃料电池工作原理Fig.1-3Theprincipleofoperationofprotonexchangemembranefuelcell质子交换膜燃料电池在工作过程中，O2和H2分别同时由阴极和阳极由双极板进入，并在燃料电池内部发生如下反应[12]。阳极(负极)：22HHe（1-1）阴极(正极)：221222OHeHO（1-2）电池总反应：2221+2HOHO热能电能（1-3）1.4质子交换膜燃料电池研究现状1.4.1质子交换膜燃料电池热管理研究现状质子交换膜燃料电池在工作过程中除了发电外，还会产生大量的热，因此如果在高温工况下散热不及时会使反应表面温度分布不均匀，进而导致燃料电池发电性能降低，甚至温度过高还会致使PEM脱水，使膜的质子导电率降低，影响燃料电池的整体性能。但若燃料电池局部温度过低，会导致催化剂的活性和反应速率降低。因此综上所述，针对燃料电池反应表面温度分布情况的研究则显得尤为重要。（1）数值模拟研究现状数学模型从维度上区分总共分为一维模型，二维模型，三维模型。Fuller[13]等人通过二维仿真模型研究了燃料电池内部温度分布及水管理系统。Jung[14]等人通过二维仿真模型研究了燃料电池热管理系统。Dannenberg[15]等人通过二维仿真

多层平板导热图示意图

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3602957