μDMFC氣液分相輸運(yùn)陽極流場結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、微型直接甲醇燃料電池（Micro Direct Methanol Fuel Cell，μDMFC）具有能量密度高、清潔環(huán)保、燃料儲運(yùn)方便等優(yōu)點(diǎn)，是未來便攜式電子設(shè)備及電動汽車的理想電源。流場板作為μDMFC的關(guān)鍵部件之一，具有均勻分配物料、收集和傳導(dǎo)電流、分隔電池組中單電池等作用，其設(shè)計的合理與否將直接影響到電池性能。本文基于陽極流場氣液分相輸運(yùn)思路，設(shè)計了一種新型的親疏液通道嵌套排布的陽極流場板，并對該流場板組裝后的單電池進(jìn)行了性能測

2、試。
　　通過電沉積技術(shù)在316L不銹鋼表面制備了一層具有微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳薄膜，該薄膜表現(xiàn)出良好的親水特性，用低表面能物質(zhì)氟硅烷(FAS)修飾后，鎳薄膜從親水轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷．?dāng)沉積電流密度在5A/dm2到9A/dm2之間時，該表面的靜態(tài)接觸角超過160°。制備的超疏水表面具有良好的酸堿及環(huán)境穩(wěn)定性，將樣片放入PH=2的HCL和PH=13的NaOH溶液中各浸泡100h后，接觸角仍大于150°。放置在室溫環(huán)境中的樣片經(jīng)過一年多的時間，

3、接觸角僅從166°下降到164.8°。
　　設(shè)計了新型的平行、單通道蛇形、多通道蛇形、螺旋形流場結(jié)構(gòu)，通過對開孔率、接觸電阻及封裝壓力的計算與仿真，確定了四種流場氣液通道的寬度、深度以及電池的最佳封裝壓力。研究了不銹鋼光刻工藝及濕法刻蝕工藝，通過實驗得出了兩種工藝的最佳參數(shù)，制備出四種流場板。通過電沉積及選擇性氟化，對制作的流場板進(jìn)行表面修飾，獲得了親疏液通道嵌套排布的新型流場板。
　　搭建了電池測試平臺，將四種結(jié)構(gòu)的流場板

4、分別組裝成單電池，對電池性能及燃料通道進(jìn)出口壓力降進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，采用新型流場板可明顯提高μDMFC的輸出性能。其中，平行、單通道蛇形、多通道蛇形及螺旋形的峰值功率密度分別提高了20％、61.5％、13.6％、16.7％，極限電流的提高比例分別為8.2％、59.4％、13.2％、3.4％。同時，新型陽極流場內(nèi)部的平均壓降及壓降振幅明顯減小，平行、單通道蛇形、多通道蛇形及螺旋形流場中壓降的減小幅度分別為56.3％、25.6％、0％、