燃料电池电堆进出气总管优化设计开题报告
2020-02-20 08:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
选题背景及意义
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。其中质子交换膜燃料电池是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为传递氢离子的介质，只允许氢离子通过，而氢燃料失去的电子则从导线通过。工作时相当于直流电源，阳极即电源负极，阴极即电源正极。对车用燃料电池堆而言, 其工作时, 参加反应的氧、氢分别从外置气瓶或压气机经过气场(外置式气管和进气箱或内置式气体分配管道) , 然后进入流场,再经过扩散层到达反应区发电。质子交换膜燃料电池具有如下优点：其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以，质子交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电源。电池堆并非实际电池堆放在一起，而是指将多个燃料电池组成的电池堆受流动阻力、节流等因素影响, 电池堆中每个单电池的进气压力和进气量都难以均匀, 由此产生的问题是单电池的性能存在差异, 不能充分发挥每片电池的作用。为了尽量使每片电池通过的进排气量相等，需要对进排气管道进行优化。本毕业设计对燃料电池进出气管道各种参数形状对进排气量的影响进行分析，对进出气总管进行优化，提出合理的进出气总管方案。
国内外现状分析
2. 研究的基本内容与方案
燃料电池进出气管道各种参数形状影响进排气量的均匀性。本毕业设计对燃料电池进出气管道参数形状进行分析，对燃料电池进出气管道进行优化，提出合理的进出气管道优化方案。本毕业设计主要开展以下工作：
1．查阅关于fluent软件在燃料电池建模与仿真中的应用、燃料电池流场仿真计算研究方面的文献资料，了解国内外相关研究现状；
2. 采用三维造型软件分别对对燃料电池电堆内部进出气总管进行设计
3. 研究计划与安排
| 周 次【2019】 | 工 作 内 容 |
| 毕业实习周 （2019.1.6~1.18） | 赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报告。 |
| 毕业设计预备周 （2019.1.3-2019.1.18） | 确定指导教师人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。 |
| 1~ 2 （2.18~3.1） | 学生提交文献检索摘要。撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
| 3~ 4 （3.4 ~3.15） | 进行外文翻译，并提交外文翻译译文。 |
| 5~ 6（3.18~ 3.29） | 设计类，下达绘图任务，开始绘图。 研究类，制定试验方案或下达编程任务，开始试验及编程。 |
| 7~ 8（4.1~ 4.12） | 继续完成绘图、试验或编程任务； 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。 |
| 9 ~ 11（4.15~ 4.26） | 完成绘图、试验或编程； 完善毕业设计说明书、毕业论文； |
| 12（4.29~5.10） | 网上提交毕业设计说明书、毕业论文、绘图等附件材料； 提交答辩申请。 |
| 13~14（5.13~ 5.24） | 教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
| 15（5.27～5.31） | 根据评阅意见修改毕业设计说明书、毕业论文，并网上提交；准备答辩PPT。 |
| 16（6.3~ 6.7） | 毕业设计答辩。 |
| 备注： | 此表是拟定时间。如有变化，以实际为准。 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1]周宇.pem燃料电池的伏安特性及其影响因素[j].科技风,2017(21):13.
[2]俞红梅,衣宝廉,阿卜都拉·阿布里提,等.燃料电池组的气体分配管道[j]. 电源技术, 2001, 25(6):423-427.
[3]陈奔. 质子交换膜燃料电池水气管理研究及其优化设计[d].武汉理工大学,2015.
