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更新時(shí)間：2024.12.29
微型自吸氧直接甲醇燃料電池的陽(yáng)極極板設(shè)計(jì)研究

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在體積微型化條件下,極板流場(chǎng)圖形的設(shè)計(jì)對(duì)燃料電池的性能優(yōu)化,尤其是提高面積比功率,具有極其重要的意義.本文設(shè)計(jì)了不同溝道和溝脊寬度的陽(yáng)極極板,測(cè)試了相應(yīng)微型自吸氧燃料電池的性能變化.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在溝脊寬度小于溝道寬度的條件下,增加溝道或溝脊寬度都能改善微型燃料電池的性能,但改善幅度隨寬度增加而趨緩.當(dāng)溝道和溝脊寬度等比例變化時(shí),性能隨寬度的增加的最優(yōu)值為600μm,其性能達(dá)到了2.87mW/cm2,優(yōu)于溝道和溝脊均為400μm和800μm的燃料電池的性能.

直接甲醇燃料電池陽(yáng)極通道內(nèi)氣泡行為

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陽(yáng)極催化層表面反應(yīng)生成的CO2氣體能否及時(shí)通過(guò)擴(kuò)散層和陽(yáng)極通道排出直接甲醇燃料電池(DMFC),對(duì)DMFC的性能及壽命具有重要影響,因此揭示氣泡行為機(jī)理對(duì)DMFC的優(yōu)化具有重要的意義。本文將DMFC陽(yáng)極通道內(nèi)氣泡形成過(guò)程簡(jiǎn)化為氣體垂直注入恒流液體中形成氣泡的過(guò)程,利用可視化實(shí)驗(yàn)研究了氣體垂直注入恒流液體中形成氣泡以及氣泡脫離的過(guò)程,考察了氣體流量、液體流量以及浮力對(duì)氣泡形成、生長(zhǎng)及脫離過(guò)程的影響。結(jié)果表明:氣泡的形成由氣體的壓力和表面張力產(chǎn)生的毛細(xì)壓力共同作用,氣泡生長(zhǎng)和脫離過(guò)程相對(duì)于孕育過(guò)程較快;隨著氣體流量的增加,產(chǎn)生氣泡的時(shí)間間隔變短,氣泡間聚并的位置逐漸向前推移,氣泡的脫離時(shí)間先減小后增大;隨著液體流量的增加,氣泡由彈狀流向泡狀流漸變,氣泡的脫離時(shí)間先急劇變小,后趨于平緩;浮力對(duì)豎直向下形成氣泡的影響較為明顯,浮力的作用使豎直向下不易形成氣泡且難于脫離孔道口。

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