PEM燃料電池的還原過程模擬及其性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池是一種新型、高效、清潔的發(fā)電系統(tǒng)，可以通過電化學反應將存儲在燃料中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能。它具有能量轉(zhuǎn)化效率高，產(chǎn)物是水對環(huán)境無污染等特點，可以廣泛應用于汽車、軍事、固定電站等領域。近年來PEM燃料電池在推廣應用上卻遇到了嚴重的障礙，其中一個主要原因就是成本太高。提高燃料電池的性能是降低其應用成本的一個重要手段。重力和氧氣還原反應是影響其性能的重要因素。本文通過實驗方法研究了重力作用下燃料電池的性能，分析了電

2、池不同擺放方式下液態(tài)水的重力對其性能的影響，并通過分子模擬手段研究了PEM燃料電池陰極氧氣還原反應的反應機理和反應步驟。
　　本文閱讀了大量中外文和PEM燃料電池相關資料，分析了前人的研究成果;介紹了PEM燃料電池的發(fā)展歷史、特點、分類以及應用情況，重點闡述了PEM燃料電池的結構、工作原理和關鍵部件;并介紹了PEM燃料電池實驗和模擬的相關基礎理論。
　　論文以燃料電池測試儀為基礎，搭建了燃料電池測試系統(tǒng)，并介紹了測試系統(tǒng)的結

3、構組成、工作原理、操作步驟和試驗數(shù)據(jù)處理方法。試驗運用燃料電池測試系統(tǒng)，測試了重力作用下燃料電池性能。實驗中設計了燃料電池陰極在上、陽極在上和陰陽極垂直放置三種擺放方式，實現(xiàn)了改變重力方向和水傳遞方向，分析了流量、加濕溫度和電池溫度等操作參數(shù)對電池性能的影響。試驗分析發(fā)現(xiàn):受重力的影響，陰極向上擺放的方式降低了燃料電池陰極淹沒對其性能的不良影響;同時，陰極向上的擺放的方式，也提高了質(zhì)子交換膜中的含水量，降低了質(zhì)子傳遞阻力。
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