被動式微型直接甲醇燃料電池的研究.pdf

1、燃料電池是一種通過電化學反應持續(xù)地將燃料和氧化劑直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。由于其轉(zhuǎn)換效率高以及對環(huán)境的友好性，得到各國政府和大企業(yè)的重視。其中直接甲醇燃料電池能量密度高，結(jié)構(gòu)簡單、燃料補充方便且安全性高的特點，被認為是未來取代傳統(tǒng)電池成為移動電源的最佳候選者之一。傳統(tǒng)主動式直接甲醇燃料電池需要加相應的輔助設備來給電池提供燃料和氧化劑，這不僅額外消耗電池的能量而且還使電池系統(tǒng)更復雜。所以消除輔助設備的被動式直接甲醇燃料電池漸漸被人們所關(guān)注

2、和開發(fā)。
　　 以被動式直接甲醇燃料電池的陽極作為研究的對象，建立電池陽極三維數(shù)學模型。充分研究了電池陽極電流收集層、氣體擴散層、催化層的特性，利用軟件對陽極電流收集層開孔率與空占比以及進料通道形狀進行模擬仿真，結(jié)果表明：隨著陽極電流收集層開孔率和占空比的增大，有利于燃料甲醇的傳輸和生成物C02排出電池體外，電池工作電流密度也得到提高，但其受到電池內(nèi)阻的制約，不能無限增大而有最優(yōu)值范圍；進料通道的形狀對甲醇和C02的傳輸以及電池

3、的工作電流密度幾乎沒有影響。
　　 根據(jù)模型提供的參考、利用膜電極組件及不銹鋼加工成的電池極板，組裝成有效面積為8mm×8mm的被動式直接甲醇燃料電池，測試并研究甲醇進液濃度、陰極開孔率以及環(huán)境溫度等參數(shù)對電池性能的影響，研究結(jié)果表明：在室溫條件下，電池的放電性能隨著甲醇進液濃度升高，先升高后下降，當進液濃度為2mol/L時，電池性能最佳為：5.6mW/cm2;在一定范圍內(nèi)增大陰極板的開孔率，電池性能也得到相應提高和改善，增大陰