PEM电池流场板制备及性能实验-1开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

研究背景:

随着世界对能源需求的不断增长和环境污染的关注,目前燃料电池引起了大家的广泛关注。它是一种高效、环境友好的发电装置,直接将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化为电能,是继水电、火电和核电之后的第四种发电装置。理论上讲,燃料电池电热转化效率可达85%~90%。作为一种新型能源发电装置,燃料电池在未来具有极大的前景。

在这些年的发展过程中,迄今已经研发出了多种类型的燃料电池。根据所用电解质的不同,燃料电池可以分为碱性燃料电池(afc)、磷酸燃料电池(pafc)、熔融碳酸盐燃料电池 (mcfc)、固体氧化物燃料电池(sofc)和质子交换膜燃料电池(pemfc)五大类。其中,质子交换膜燃料电池属于低温燃料电池,具有高的转换效率、低的操作温度以及低污染等特点,应用十分广泛,目前主要应用于交通、便利电源装置和家庭发电装置等领域。质子交换膜燃料电池是以全氟磺酸型固体聚合物为电解质,铂/炭作为催化剂,氢气为燃料,空气或者纯氧为氧化剂,带有气体流道的石墨板或者表面改性的金属板作为双极板。双极板是质子交换膜燃料电池中十分重要的结构组件和性能元件,双极板在电堆中起支撑 mea 膜和密封边框、均匀分配反应气体和冷去水、导电导热等作用。通过在板表面加工沟槽流道形成流场,其中流场结构构成了双极板最重要的特征,流场最基本功能是引导反应气流动方向,确保反应气均匀分配到电极的各处,经电极扩散层到达催化剂层参与电化学反应。好的双极板流场设计不但可以使电池内部传热传质更为均匀,同时也可以使整个燃料电池组燃料利用效率更高,输出功率更大。

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2. 研究的基本内容与方案

研究内容:

  1. pem燃料电池双极板技术国内外研究动态;

  2. pem燃料电池双极板流场设计、计算机模拟及优化;

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    3. 研究计划与安排

    第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需计算软件、实验所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

    第4-5周,学习相关理论,初步掌握pem电池原理、结构、性能及影响因素,以及相关软件的应用;

    第6-9周,进行流场板及分配区结构设计;

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    4. 参考文献(12篇以上)

    1.燃料电池原理,结技术及应用.衣宝廉,化学工业出版社,2003.8.

    2.hong liu,peiwen li,jon van lew,daniel juarez-robles. experimental study of the flow distribution uniformity in flow distributors having novel flow channel bifurcation structures, experimental thermal and fluid science 37 (2012) 142–153.

    3.s. pandiyan,elayaperumal,n. rajalakshmi,k.s. dhathathreyan,n. venkateshwaran. design and analysis of a proton exchange membrane fuel cells (pemfc) renewable energy xxx (2012) 1-5.

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