直接甲醇燃料电池(DMFC)因具有理论能量密度高、操作简单等优点被认为是替代传统锂电池的不二之选。但是直接甲醇燃料电池的推广和应用受到甲醇渗透等问题的影响。本文所依托的课题提出利用超声雾化供给的方式来缓解甲醇渗透,课题前期已经通过实验验证了超声雾化的有效性。本文在此基础上使用仿真的方式来研究超声雾化DMFC中甲醇的传质过程,提出优化甲醇传质、缓解甲醇渗透的措施。本文主要研究内容主要包括以下几个方面:首先,本文将超声雾化DMFC系统甲醇的传质分为三个部分:棉芯传质、雾化片传质以及电池膜传质,并分别建立各个部分传质的仿真模型。棉芯传质部分的模型是将棉芯简化为一定量的毛细管,分析甲醇在单根毛细管中的受力、流动过程以及流速的影响因素。通过仿真研究了棉芯毛细管直径、传质所处的工作环境以及棉芯的放置方式对棉芯传质速度的影响。研究发现:甲醇在棉芯中的传质高度随着棉芯毛细管半径的增大而减小;随着环境温度从20~°到50~°,甲醇在棉芯内传输的速度越来越大,但甲醇在棉芯中达到的稳定高度随着温度升高而降低。其次,雾化片传质部分采用ANSYS软件对雾化片模型进行模态和谐响应的有限元分析。模态分析确定了雾化片的固有频率和振型,针对实际工作情况确定最佳模态并进行谐响应分析,分析了雾化片结构包括微孔雾化片金属基片厚度以及压电陶瓷圆环内径对雾化片振动的影响,并和实验结果进行对比。结果表明,仿真得出雾化片的最佳驱动频率是111.47KHZ,通过测振实验和雾化量实验得出雾化片的最佳驱动频率为110.58KHZ。最后,电池膜传质部分是对电池膜各层中各物质传输过程进行分析并依次建立各物质在膜中传输时的数学模型。通过仿真得出电池膜中甲醇、氧气分压、离子电势以及阳极质子电流密度等各物理量在电池厚度方向上的分布情况,将电池性能以及甲醇渗透量作为评判甲醇传质的标准,考察了电池操作条件包括电池的工作温度、甲醇浓度,电池结构包括扩散层厚度、扩散层孔隙率、催化层厚度、催化层孔隙率以及电解质膜厚度对电池性能的影响。仿真结果表明:甲醇和氧气的传质阻力集中在扩散层;电池的工作环境温度越高电池性能越好;相对于甲醇进料浓度、扩散层结构以及电解质膜结构,催化层结构参数对甲醇传质的影响较大。通过本文的模拟结果,得到了超声雾化甲醇燃料电池系统内部棉芯、雾化片以及电池膜中甲醇的传质规律,为超声雾化甲醇燃料电池系统中棉芯和雾化片的选用以及电池膜结构的改进提供理论依据。