【摘 要】
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不可再生的化石资源是当前能源的主体,然而在大量消耗的同时也造成了严重的环境污染,使得人类社会的可持续发展问题面临着严峻挑战。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效无污染的绿色能源,可以解决经济发展与能源短缺及环境污染之间日益加剧的矛盾。双极板作为PEMFC的核心部件之一,在燃料电池中主要起到分布及分隔阳极、阴极气体和集流导电的作用。金属双极板因具有良好的机械加工性克服了传统石墨双极板机械性能较
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不可再生的化石资源是当前能源的主体,然而在大量消耗的同时也造成了严重的环境污染,使得人类社会的可持续发展问题面临着严峻挑战。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效无污染的绿色能源,可以解决经济发展与能源短缺及环境污染之间日益加剧的矛盾。双极板作为PEMFC的核心部件之一,在燃料电池中主要起到分布及分隔阳极、阴极气体和集流导电的作用。金属双极板因具有良好的机械加工性克服了传统石墨双极板机械性能较差,流场加工成本高等缺点受到了广泛的关注。但金属双极板在PEMFC的弱酸性工作环境下会受到腐蚀,降低电池
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高聚物封装微型直接甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell, μDMFC)是借鉴微电子及MEMS器件塑封工艺的基础上发展起来的,该封装工艺在减小电池体积和提高电池比能量等方面取得了进步。但是在热.机械循环载荷的作用下,封装结构内部应力分布状况发生改变,对电池的性能和寿命产生重要影响。本文针对这一问题,进行了相关的材料力学实验,设计、分析并制作了不同结构的环氧树脂
脉冲排气质子交换膜燃料电池(PEMFC,下同)的氢气利用率高,且通过合理的系统控制策略,能完全利用由阴极渗透到阳极的水对阳极侧膜进行润湿,从而简化阳极增湿系统。但是,当采用空气作为氧化剂时,由于阴阳极之间存在水和氮气的浓度梯度,水和氮气由阴极向阳极的渗透和累积,将会导致阳极流道内的燃料分布不均,影响PEMFC的电流密度分布均匀性；严重时,甚至使PEMFC出现局部燃料饥饿,发生炭腐蚀,从而使电池性能
燃料电池技术是人类摆脱对化石能源依赖的主要渠道之一,有着广阔的研究空问和应用领域。其中以SOFC(高温固体氧化燃料电池)的应用效率较高,却基于在该领域研究和应用最晚,研究条件最为苛刻,研究效果不理想。现阶段,对SOFC的研究更多的是集中在电池材料方面,但对SOFC的模拟化研究也不少。对于电池堆系统的整体性模拟主要集中在热电联产方面,而进行热、电、气联产应用的还鲜有报道,因此本文进行的模拟以甲烷为燃
固体氧化物燃料电池能获得较高的发电效率,其排气温度与燃气轮机涡轮进口温度具有相容性,将它们组成混合系统,可以进一步提高系统的效率。该混合系统,理想的燃料是天然气,其尾气中含有一定量的C02,随着该混合系统研究的不断深入和环境保护意识的不断加强,有必要研究其尾气中CO2的捕捉。随着计算机技术的发展,采用计算机模拟对SOFC-GT混合系统进行研究是一种行之有效的方法。本文借助Aspen Plus流程模
质子交换膜是质子交换膜燃料电池的关键组件。以Nafion膜为代表的传统全氟磺酸膜存在制备工艺复杂、成本高、高温性能下降等问题。磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜在成本及阻醇性能上有明显优势,有望用于质子交换膜电池。但高磺化度的SPEEK在水中溶胀非常大,只适用于制备交联膜。中、低磺化度的SPEEK虽然抗溶胀性良好,但其电导率、保水性及机械强度等仍然有待进一步提高。掺杂强吸湿性的酸性无机材料、制备
直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)具有理论比能量高、燃料便于携带与储存、结构简单等优势,在小型电子设备方面具有广阔的应用前景。作为DMFC的核心功能层—催化层是电化学反应发生的场所,其结构对膜电极及燃料电池性能具有至关重要的影响。本论文利用电流体动力雾化(Electrohydrodynamic Atomization, EHDA)层层沉积技术,并在沉
工况条件下的耐久性是制约质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化的最重要的问题之一。研究表明,燃料电池在启停等工况过程中会产生远高于碳催化剂载体的动力学腐蚀电压(>1.4V),引起碳载体的高速腐蚀,导致催化层的结构的改变,对膜电极(Membrane Electrode Assembly, MEA)的电催化性能和寿命产生严重的损害。因此消除或缓解这种工况条件下产生的高电压时提高燃料电池寿命必须解决的问
质子交换膜燃料电池作为一种工作效率高、环境友好、室温启动快的洁净能源技术,目前已成为能源领域的研究热点之一,但是电池的使用寿命是制约其商业化的重大障碍。随着PEMFC研究的深入,燃料电池在其工作过程中极容易发生缺气,而缺气会导致电池产生负压。负压的出现很可能会导致催化剂性能的衰减、质子交换膜的降解和损坏等现象从而极大地降低燃料电池的使用寿命。因此,为了提高燃料电池的使用寿命,我们应该尽量减少缺气给
质子交换膜燃料电池作为本世纪至关重要的替代电源设备,其性能受到广泛的关注,然而制约其发展的成本与寿命问题,也不得不被引起重视。其化学耐久性作为影响其寿命的重要原因之一,也备受关注。本文从化学退化行为、退化机理以及化学耐久性改善措施方面对全氟质子交换膜的化学耐久性进行的总结,目前的研究进展表明质子交换膜的失效主要原因是自由基攻击高分子的缺陷末端基团,将羧酸基团还原成二氧化碳和F离子,从而导致树脂高分
传统的燃料电池由于有两个气室,结构复杂,并且对密封性要求较高。而单室燃料电池不需要抗穿透性隔膜,这就大大简化了燃料电池的结构,并降低了密封费用。如果采用液体作为电解质和燃料,不仅可以消除爆炸等安全性问题还可以增大传质速率和燃料利用率。近年来单室燃料电池的研究也转移到液体上来,由单室燃料电池的反应原理可知：单室燃料电池的关键在于电极的高选择性催化活性的实现,以保证电催化剂只催化还原或只催化氧化反应从