泡沫钛基微型甲醇燃料电池集流扩散结构的研究

发布时间：2023-04-28 20:38

　　微型直接甲醇燃料电池(Micro direct methanol fuel cell,μDMFC)是直接利用甲醇水溶液作为燃料,空气中的氧气作为氧化剂的一种燃料电池,不仅绿色环保而且能量利用率高,是各种便携式电子设备的未来理想电源之一,针对μDMFC技术的研究逐渐成为国内外各机构的研究热点。但μDMFC的实用化还需解决大量基础科学和工程技术问题,其中气体扩散层(Gas diffusion layer,GDL)和集流板(Current collector,CC)对燃料电池的输出性能具有全局性影响,是μDMFC实用化的技术瓶颈之一,本文围绕这一关键问题进行了探索性研究。首先,本文研究了不同气体扩散层对μDMFC传质阻力和接触电阻的影响。GDL和CC是直接甲醇燃料电池的重要组成部分,它们为催化剂、电子通道和气体输送通道提供了一个支撑层。本文采用不同结构的材料直接作为μDMFC的气体扩散层。结果表明,三维石墨烯(Three-dimensional graphene,3DG)作为μDMFC的阳极气体扩散层,泡沫钛(Foam titanium,FTi)作为μDMFC的阴极气体扩散层使电池的性能获得...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 引言
    1.2 直接甲醇燃料电池概述
        1.2.1 μDMFC的结构和工作原理
        1.2.2 μDMFC的电压降
        1.2.3 μDMFC的应用和发展
    1.3 μDMFC集流板和扩散层的国内外研究现状
    1.4 本文的研究背景与研究内容
2 实验准备与测试研究
    2.1 引言
    2.2 实验材料与仪器设备
        2.2.1 μDMFC的设计制造
        2.2.2 实验材料及物理表征
        2.2.3 实验仪器和设备
    2.3 μDMFC测试平台
        2.3.1 实验平台
        2.3.2 实验方案
    2.4 μDMFC性能影响因素
        2.4.1 TiN镀层的影响
        2.4.2 封装压力的影响
        2.4.3 甲醇浓度的影响
    2.5 本章小结
3 扩散层对μDMFC性能的影响
    3.1 引言
    3.2 交流阻抗分析
        3.2.1 交流阻抗原理
        3.2.2 等效电路拟合
    3.3 阳极不同扩散层对μDMFC性能的影响
    3.4 阴极不同扩散层对μDMFC性能的影响
    3.5 本章小结
4 泡沫钛基集流结构对μDMFC性能的影响
    4.1 引言
    4.2 碳纸作μDMFC气体扩散层
        4.2.1 碳纸作为阳极气体扩散层
        4.2.2 碳纸作为阴极气体扩散层
    4.3 3DG作pDMFC气体扩散层
        4.3.1 3DG作阳极气体扩散层
        4.3.2 3DG作阴极气体扩散层
    4.4 本章小结
5 μDMFC三维模型与结果分析
    5.1 引言
    5.2 模型简介
        5.2.1 模型简介
        5.2.2 模型的设计
        5.2.3 模型的构建
    5.3 模型方程
        5.3.1 甲醇溶液传输方程
        5.3.2 计算模型
    5.4 模拟结果与分析
        5.4.1 不同阳极扩散层的比较
        5.4.2 不同阴极扩散层的比较
    5.5 本章小结
6 结论
    6.1 全文总结
    6.2 论文的创新点
    6.3 论文的不足
7 展望
8 参考文献
9 攻读硕士期间发表论文情况
10 致谢



本文编号：3804440