导读:本文包含了微型直接甲醇燃料电池论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:直接甲醇燃料电池,高浓度,甲醇渗透,阴极水淹
微型直接甲醇燃料电池论文文献综述
薛瑞[1]（2019）在《微型直接甲醇燃料电池高浓度传质阻挡层技术研究》一文中研究指出随着微电源的快速发展和市场需求的不断增加,基于微机电系统(microelectro mechanical system,MEMS)技术的微型直接甲醇燃料电池(micro direct methanol fuel cell,μDMFC),依靠其广阔的应用前景而成为研究热点。与其他类型的燃料电池相比,DMFC具有能量密度高、燃料来源丰富、成本低、易于储存和携带、安全性高等特点。被动式微型直接甲醇燃料电池,随着甲醇溶液使用浓度的提高,电池的能量利用率是随之上升的。但是高浓度通常伴有甲醇渗透等问题,一般使用稀释的甲醇溶液(<10 wt%)作为燃料,尽量减少甲醇通过质子交换膜的渗透通量。使用稀释的甲醇溶液时,燃料电池的比能量密度明显降低,因此寻找一种适合被动式微型直接甲醇燃料电池在高浓度情况下的改进方案是十分必要的。本文完成了高浓度条件下被动式微型直接甲醇燃料电池阳极甲醇传质阻挡层的理论分析与实验验证,基于电池内部组分传输机制和电化学反应机理提出建立了添加阳极甲醇传质阻挡层的DMFC全电池模型,将集流板、扩散层以及传质阻挡层作为一个整体,并与常规结构电池模型在高浓度下进行仿真对比。此模型综合考虑电池内部的物质传输、电子和质子传输、热量传输以及电化学反应动力学,可以准确分析添加传质阻挡层之后的电池性能变化以及甲醇渗透、CO_2气体分布等影响性能的关键因素,并可以对电池组成结构进行优化。仿真结果表明阳极高浓度10.0 M甲醇在经过传质阻挡层缓冲之后浓度下降明显,到达催化层时为可正常工作且甲醇渗透影响小的2.0 M低浓度,高浓度下甲醇渗透造成的阴极过电位对电池性能的影响较常规结构电池模型小得多,通过对传质阻挡层的建模仿真得到不同孔隙率阻挡层对DMFC各种性能指标的影响,为后续实验提供理论依据。通过实验制备了不锈钢烧结毡作为阳极集流板-扩散层的阳极复合结构,优化电池结构的同时降低了甲醇渗透,电池极化数据表明此阳极复合结构显着提高了高甲醇浓度下电池的性能。使用SSFF(stainless steel fiber felt,SSFF)作为阳极扩散层和流场板,替代了在常规结构的膜电极组装中不可缺少的碳纸基阳极扩散层,简化了被动式DMFC燃料电池单元的结构。并且不锈钢毡的细密孔隙可以使阳极二氧化碳方便排气,防止气体堵塞气孔引起的反应物不足而造成性能损失。此复合结构优化了电池组成的同时为后续传质阻挡层的制备做了的铺垫。针对不同应用情况制定了不同的传质阻挡层制备方案。传质阻挡层的设计具有特殊的甲醇传质缓冲通道,可以提高催化层表面的氧气浓度、压强,从而有效改善电池性能和甲醇渗透现象。利用石墨烯-不锈钢毡(reduced graphene oxide-stainless steel fiber felt,rGO-SSFF)复合结构传质阻挡层的电池在7.0 M浓度下达到最大功率密度20.8 mW cm~(-2),而常规结构电池在3.0 M时达到最大值20.4 mW cm~(-2),在保持了稳定工作输出的前提下,提高了阳极的甲醇使用浓度从而提高被动式DMFC的能量密度。并针对不同应用情况采用不同复合方法进行讨论,在此基础上引入电沉积rGO-SSFF复合结构。由rGO-SSFF电沉积组装的μDMFCF在传质阻挡层较薄的情况下使用。最后设计了一种高性能的具有阴极返水层的被动式μDMFC电池。分析了阴极返水结构、材料的厚度、孔隙率以及憎水性等参数对高浓度下被动式DMFC性能的影响,改进之后的电池水传输系数低于正常电池的1/3,这表明rGO-SSFF可以减少从阳极到阴极渗透的水通量,避免水淹现象。rGO-SSFF作为阴极扩散层和集流板的被动式DMFC单电池,可以提高阴极氧的传质效率,使阴极还原反应速度更快,其峰值功率密度比常规结构电池放电时间增加了20%。本文针对阴极水的传质同样做阻挡层的添加,在不影响阴极氧气传输的前提下,提高阴极一侧的水压,最终实现电池内部返水的效果,进一步增加高浓度下DMFC的使用浓度。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-03-01）
李洋[2]（2019）在《金属基微型直接甲醇燃料电池关键技术研究》一文中研究指出如今消费者对便携式、高能耗(智能手机、平板电脑以及可穿戴设备)设备续航的需求极大的刺激了研究机构和企业在微小型高能量密度能源方面的研究。发展微小型电子设备能源的迫切需求使得众多学者开始进行微型燃料电池相关方面的研究。在所有的燃料电池种类中,微型直接甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell,μDMFC)拥有着燃料来源丰富、能量密度高、环境友好、启动及运行温度较低、燃料存储、运输方便等独特的优越性。随着近几十年微电子机械系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)技术和材料科学的飞速发展,μDMFC的效率和稳定性更是得到了极大的提升。然而,目前μDMFC技术尚未得到大面积推广,离大规模商业化还有一定的距离,其主要的技术瓶颈在于功率密度较低、成本、便携性以及燃料实际使用浓度较低四个问题。本文围绕μDMFC电化学特性优化、复杂度优化以及便携性优化等基本方向,制备并测试了一种新型金属编织物膜电极,实现了一种集流板-膜电极一体化新结构;设计并实现了一种基于超疏水金属表面改性工艺的微通道排气结构;设计并制备了一种超亲水端板μDMFC。这些工作对μDMFC的功率密度提升、复杂度降低以及便携性提升具有重要意义。首先,本文对不同电池结构下阴阳极反应物及产物的浓度分布和电流密度分布进行了理论计算分析。与常规电池结构的μDMFC对比分析表明,集流板-膜电极一体化μDMFC表现出了更高的阴阳极产物传质速率,微通道排气式μDMFC展现了优异的气体排出能力,超亲水金属基μDMFC体现了非常快速的水扩散速率,理论分析结果与后续实验测试规律相吻合。其次,采用新型金属编织物代替常规碳纤维编织物,制备了一种金属编织物膜电极,其机械强度使得μDMFC可以不再需要昂贵的阴阳极集流板即可进行电流引出,大幅降低了μDMFC的结构复杂度,实现了一种集流板-膜电极一体化新结构。同时金属编织物膜电极优良的阴极多孔结构使得该种新型膜电极在室温下有着优异的性能表现,对采用了金属编织物膜电极的一体化μDMFC测试结果表明,与作为对照组的常规碳纸膜电极μDMFC相比,大幅提升了续航时间,且室温25℃下的最大功率密度提升了33.9%,能量转换效率提升至27.36%。随后,通过铝基超疏水工艺,实现了一种具有侧排气微通道的阳极端板结构,该结构使得CO_2可以不经过流场直接由阳极扩散层轻松排出,大幅提升了μDMFC低浓度大电流工况下的极化特性和电压输出稳定性。带有微通道侧排气结构的μDMFC相比较于常规结构,稳定性及最大输出电流皆有显着提升。根据电池的不同封闭程度,10%以上的阳极废气CO_2可经由微通道顺利排出,使得阳极燃料腔可以成为全封闭式,避免了燃料电池在便携使用过程中的燃料泄露,优化了燃料电池工作情况下的可便携性。最后基于铝基底,采用等离子体电解氧化技术制备了一种μDMFC超亲水金属阴极端板。结合阴极端板排水微流道设计,使得室温大电流下的μDMFC阴极水淹现象消失,μDMFC长时间放电下性能提升了30%以上。半电池测试数据表明该μDMFC阴极表面电势十分稳定,阳极电势下降速度仅有常规电池的1/4。并且由于阴极产物水的有效处理,燃料电池运行期间的便携性大幅提升。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-03-01）
黄勇[3]（2019）在《被动式微型直接甲醇燃料电池进料结构与性能研究》一文中研究指出与其他能源相比,被动式微型直接甲醇燃料电池(Passive Micro Direct Methanol Fuel Cell,PMDMFC)具有燃料来源广泛、结构简单、成本低廉、污染低、安全性高、燃料储存方便等诸多优势,因此被动式微型直接甲醇燃料电池正逐渐被人们所关注。本文设计并制作了一种被动式微型直接甲醇燃料电池并对该电池进行了各种进料结构和复杂环境下的性能测试实验,探讨了膜电极热压工艺、阴阳极进料结构以及各种复杂环境对电池性能的影响。研究的内容主要如下:1、介绍了被动式微型直接甲醇燃料电池的基本结构,主要包括端板、阴阳极进料结构、MEA膜电极(质子交换膜、扩散层、催化层)和密封胶垫等几部分。详细介绍了被动式微型直接甲醇燃料电池的基本原理以及工作过程中发生的电化学反应,为整个实验和结果分析提供了理论基础。2、详细介绍了整个实验步骤,主要包括预处理、热压、组装、润湿与活化、测试等几部分。探讨了热压工艺影响膜性能的几个因素,这几个因素分别为压强、温度和时间,然后根据实验结果得出最佳热压工艺参数为1.0Mpa、135℃、4min。探讨了甲醇溶液浓度对电池性能的影响,并得出最佳甲醇溶液浓度为4 mol/L。3、探讨了不同流道形状和不同开孔率大小的阴阳极进料结构对电池性能的影响。制作了横形、竖形、圆形叁种不同流道形状和50.0%、63.6%、72.7%叁种不同开孔率的进料结构,并分别用这些进料结构来组装甲醇燃料电池,并对电池进行性能测试实验。阳极进料结构的最佳流道形状为竖直形状,最佳开孔率为63.6%;开孔率大小与最佳甲醇浓度成反比,开孔率越大,最佳甲醇浓度越小。阴极进料结构的最佳流道形状为竖直形状,最佳开孔率为50%。4、探讨了振动、工作温度和放置方式等复杂环境对电池性能的影响。在0HZ～30HZ的振动频率范围内,振动频率的提高有助于提升电池性能,随后频率继续升高不影响电池的性能;在-10℃～50℃温度范围内,电池性能随温度的升高而提升,在10℃～30℃的温度范围内,温度对电池性能的影响比较大,随后温度的提升有助于性能的提升,但提升作用越来越小;当电池竖直放置时,电池的性能最佳。(本文来源于《杭州电子科技大学》期刊2019-03-01）
曹伽牧[4]（2018）在《被动式微型直接甲醇燃料电池阴极关键技术研究》一文中研究指出直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)由于其具有高能量密度、高效、环保、结构简单、便携性强、可低温启动等优点,成为了新能源领域的研究热点。近几年随着微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)技术的普及使得微型甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell,μDMFC)得以迅猛发展,成为国际微能源技术领域的研究热点之一。根据反应物供给方式μDMFC可分为主动式和被动式,由于主动式需采用泵、阀和风扇等有源元件控制电池的燃料输运,因此被动式μDMFC(靠扩散和自然对流等方式输送燃料)更有利于减小体积、重量和能耗进而提高能量密度。但是在微小尺度下,被动式μDMFC在阴极水淹、甲醇渗透等气液两相输运问题愈发明显,严重影响了输出性能;另一方面,电池性能依赖于反应动力学速率,因此提升催化效率、降低催化剂成本可以促进μDMFC商业化进程。针对上述问题,本文将从被动式μDMFC阴极结构中的膜电极和集流板等几方面展开理论和实验研究,从而提高电池的输出效能。首先,提出了在μDMFC质子交换膜阴极侧与催化层之间创建超薄亲水层的新电池结构。通过建立气液两相传质模型进行仿真分析,结果表明,超薄亲水层的引入结合阴极催化层的超疏水界面提高了阴极水浓度,依靠浓差梯度迫使水返回阳极;同时阴极返水使得阳极侧的甲醇浓度降低,减小了阳极向阴极的甲醇渗透。在实验中利用喷涂等微纳加工技术将羧基化碳纳米管制备成超薄亲水层并用于膜电极制备,而后进行电池组装、测试与性能分析。新结构μDMFC展现出了优于传统电池的输出功率和稳定性,进一步验证了理论模型的分析结果。其次,为改善阴极较慢的ORR动力学反应和催化剂较高的贵金属用量问题,本文提出了一种MoS_2-Pt/C二元催化剂。通过建立电池阴极Pt和MoS_2-Pt模型,利用Materials Studio软件对催化剂进行仿真计算,分析不同催化剂模型的ORR催化活性并阐述反应机制,揭示MoS_2的引入对Pt催化剂ORR活性促进作用的机理,为实验提供理论依据。实验方面,以炭黑作为载体,使用微波还原等方法制备了MoS_2-Pt/C二元催化剂并对其进行表征分析。测试结果表明制备的MoS_2-Pt/C二元催化剂具有比Pt/C更高的ORR催化活性和稳定性,与理论计算结果一致。MoS_2-Pt/C二元催化剂的开发为发展低成本高活性的μDMFC催化剂提供了新的思路。最后,针对长时间放电下被动式μDMFC阴极流场水淹问题,本文提出了一种具有水收集和定向输运能力的被动式μDMFC阴极集流场结构。阴极反应产生的一部分水在阴极催化剂界面会以水蒸汽的形式通过多孔扩散电极向外输运,扩散至阴极集流板处冷凝成液态水附着于扩散电极表面,长时间积累形成水滴导致扩散电极的进气通道堵塞,减少了氧气进入量,致使阴极电化学反应效率下降进而影响电池性能。利用表面腐蚀、表面改性和激光刻蚀等工艺制备出具有超亲水与超疏水结合的水收集板,并在表面规划超亲水收集界面、超亲水引流沟道和超疏水束缚界面。在此基础上设计出带有储水槽的电池夹具,并在阴极引入了可收集并定向传输水的阴极水收集板。组装测试发现阴极水收集板的引入解决了阴极流场的水淹问题,电池长时间放电性能几乎没有衰减;同时该结构还可以实现对阴极水的收集、定向输运和储存,为被动式μDMFC阴极水的再利用打下了基础。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-08-01）
张宇峰,张曙斌,刘晓为[5]（2018）在《微型直接甲醇燃料电池的研究进展》一文中研究指出为了更好地理解快速发展的微型直接甲醇燃料电池技术,分析了消费市场和国防系统对小体积、高性能的便携式电源的需求,总结了微型直接甲醇燃料电池技术的发展现状.微型直接甲醇燃料电池利用微机械加工技术制作,在笔记本电脑、手机、单兵系统、弹药引信等领域有广阔应用前景,因为它具有体积小、质量轻、能量密度高、环境友好等优点.但同时也因为微小尺寸效应,微型直接甲醇燃料电池中也存在产物管理、制造方法、膜电极制备、燃料供给等方面的技术难题.对目前微型直接甲醇燃料电池的研究状况进行深入调研,分析了影响燃料电池输出性能的关键因素,指出了微型直接甲醇燃料电池面向未来应用的发展趋势和所需要解决的技术挑战.(本文来源于《北京工业大学学报》期刊2018年06期）
张霞,王路文,耿友林,董林玺,王高峰[6]（2017）在《微型直接甲醇燃料电池的技术进展与挑战》一文中研究指出随着便携式电子产品的普及化,人们对小体积及高性能的便携式电源的需求与日俱增。利用微机械加工技术制作的微型直接甲醇燃料电池具有体积小、质量轻、能量密度高、携带安全等特点,适用于民用数码产品(如笔记本电脑、手机等)和国防系统(如单兵系统、弹药引信等)等领域。但与常规直接甲醇燃料电池相比,微型直接甲醇燃料电池在产物管理、制造方法、膜电极制备、燃料供给等方面有所不同,工作效能存在较大差异。从以上几方面对目前微型直接甲醇燃料电池的研究状况进行深入调研,分析了影响燃料电池输出性能的关键因素,并指出了微型直接甲醇燃料电池面向未来应用所需要解决的技术挑战和发展趋势。(本文来源于《电源技术》期刊2017年07期）
梁军生,李守祚,罗颖,王大志[7]（2017）在《微型直接甲醇燃料电池的叁维数值模拟研究》一文中研究指出运用计算流体力学软件COMSOL~(TM)建立了微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)叁维数值模型,并用MEMS工艺制作电池进行实验验证。模型耦合了连续性方程、电化学反应方程和动量方程等。通过对模型求解,输出了平均电流密度和电压等参数。分析了扩散层和催化层结构参数对电池性能的影响,结果表明:过厚的催化层对电池性能提升并无太大帮助,在增大电催化剂Pt担量前提下应尽量减小催化层厚度。(本文来源于《传感器与微系统》期刊2017年02期）
曹姗姗[8]（2017）在《硅基微型直接甲醇燃料电池结构的研究》一文中研究指出文章对于直接甲醇燃料电池(滋DMFC)的双极板结构进行了设计并制作、测试。设计了两种电极板的结构:点型极板和蛇型极板流场结构,并且应用ANSYS进行了模拟。采用微机械加工技术在硅基上制作了不同的流场结构的微型直接甲醇燃料电池并且进行了测试。结果发现采用点型流场结构作为DMFC的阴阳两极极板比蛇型流场结构能够有效提高甲醇传输性能,表现出较好的电池性能。通过测试发现点型和蛇型各自的最高电流密度可达13m A/cm-2和3.9m A/cm-2,而功率密度点型的要比蛇型的高一个数量级。(本文来源于《科技创新与应用》期刊2017年05期）
李守祚[9]（2016）在《微型直接甲醇燃料电池阳极流场结构影响研究》一文中研究指出近年来,微型直接甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell, μDMFC)由于高比能、高效、易构建、快速加燃料、燃料便于存储、环境友好等优势,被认为是一种极有应用前景的便携式产品。然而,诸多技术难题阻碍了人们对它的广泛应用。其中,阳极流场板主要用于供应、分配甲醇燃料与排出产物,并收集电流。因此,其设计的合理与否将直接影响到电池性能。本文围绕传统流场与新型含超疏水气体通道流场的结构展开了系统研究。之前的研究倾向于从有限的、分离的阳极流场结构样本中揭示阳极流场对电池性能影响的基本规律,并且多数研究忽视了阳极流场设计中不同几何参数对电池性能的交叉影响。为此,本文采用响应面参数分析法(Response Surface Methodology, RSM)建立了在一个确定的参数空间内描述μDMFC阳极流场结构参数对电池输出性能连续的、交叉的全局影响的关系模型。首先,基于连续性方程、Navier-Stokes方程、Butler-Volmer方程等建立了μDMFC的叁维数值模型。对模型求解,可输出电池的峰值功率密度。然后,建立了RSM关系方程,并设计实验进行了验证。对RSM模型的分析表明,40%-50%的流场开孔率能获得最高的电池输出性能,而更大开孔率时增大的甲醇渗透速率或更小开孔率时增大的传质阻力都会降低μDMFC的性能。对于相同的甲醇流量30m1/h,当沟道深度从0.6mm降低至0.3mm时,甲醇水溶液的流速会增大,导致其质量传递系数增大,但进一步减小的沟道深度会导致有效质量传递系数减小。对于相同的开孔率及适中的沟道深度0.4mm,沟道长度的增加使甲醇传质更充分、分配更均匀,因而提高电池的性能。最后,通过RSM方程给出了特定参数空间内的最佳流场结构参数。在传统流场结构的基础上,设计了叁种(蛇形流场、螺旋流场、平行流场)含有超疏水排气微通道、气液通道嵌套排布的新型流场。采用有限元分析中的Level Set方法建立了叁种新型流场和叁种传统流场的数值模型。组装了含新型流场的单电池进行CO2气泡原位测试和压降的测量。模拟与实验结果都显示,部分气泡通过扩散层后会通过气体通道排出,而主液道中的气泡数量明显减少,且没有长气塞出现。同时,有气体通道的蛇形、螺旋和平行流场的平均压降相比传统流场分别降低了43.3%、50.5%和62.5%;压降振幅分别降低了传统蛇形流场的20%、传统螺旋流场的57%、传统平行流场的25%。反映出新型流场能够有效促进CO2气体的排出,提高反应物传输的效率。(本文来源于《大连理工大学》期刊2016-05-01）
郭超[10]（2015）在《高浓度供给微型直接甲醇燃料电池堆的设计》一文中研究指出微型直接甲醇燃料电池具有相当高的燃料能量密度,结构简单和放电时间长等特点,正式由于这些优势,μDMFC成为当今世界燃料电池研究的首选,也成为新能源时代最具竞争力的电源系统之一。甲醇的能量密度为4800Wh·L-1,所以单位体积的甲醇溶液理论上可以供给用电器运行很长时间,但是由于过高浓度的甲醇溶液会产生很强的渗透作用,导致电池的性能下降,所以现在很多电池都只能使用较低浓度的甲醇溶液工作。这样一方面无法充分体现出甲醇燃料的优势,同时又会对燃料的使用产生很大的浪费。因此,对直接甲醇燃料电池进行高浓度供液的研究是十分必要的,而且对于推动燃料电池商业化发展具有重要的意义。本文首先利用理论模型对高浓度供液直接甲醇燃料电池的传质进行研究,并在理论模型的指导下,对高浓度供液结构中添加的阳极传质阻挡层材料进行选择和处理。然后对高浓度供液直接甲醇燃料电池单体和电池堆结构进行设计和加工,并最终封装完成实物进行性能测试,结果表明:选择不锈钢烧结毡作为阳极传质阻挡层材料可以对高浓度甲醇给予很好的传质阻力,同时不会破坏电子在整个结构中的传导效率。在对不锈钢烧结毡进行一定的预处理之后,将其组装到电池单体当中进行测试。结果显示,在使用7mol甲醇溶液供液时,获得最佳的输出性能,该浓度是普通结构电池使用浓度的2.33倍。然后,将不锈钢烧结毡应用与电池堆进行测试,电池堆输出最佳性能所使用的甲醇溶液浓度为8mol,这主要是由于电池堆工作时相比于电池单体内部温度较高,是催化剂活性增强,氧化还原反应更加剧烈,所以使用的甲醇溶液浓度略有提高。此外,我们还对高浓度供液直接甲醇燃料电池堆进行了动态性能测试以及长时间放电测试,测试结果表明,新结构的电池堆动态性能和输出稳定性良好,能量密度得到很大的提高,达到了理想的实验目的。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2015-06-01）
微型直接甲醇燃料电池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
如今消费者对便携式、高能耗(智能手机、平板电脑以及可穿戴设备)设备续航的需求极大的刺激了研究机构和企业在微小型高能量密度能源方面的研究。发展微小型电子设备能源的迫切需求使得众多学者开始进行微型燃料电池相关方面的研究。在所有的燃料电池种类中,微型直接甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell,μDMFC)拥有着燃料来源丰富、能量密度高、环境友好、启动及运行温度较低、燃料存储、运输方便等独特的优越性。随着近几十年微电子机械系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)技术和材料科学的飞速发展,μDMFC的效率和稳定性更是得到了极大的提升。然而,目前μDMFC技术尚未得到大面积推广,离大规模商业化还有一定的距离,其主要的技术瓶颈在于功率密度较低、成本、便携性以及燃料实际使用浓度较低四个问题。本文围绕μDMFC电化学特性优化、复杂度优化以及便携性优化等基本方向,制备并测试了一种新型金属编织物膜电极,实现了一种集流板-膜电极一体化新结构;设计并实现了一种基于超疏水金属表面改性工艺的微通道排气结构;设计并制备了一种超亲水端板μDMFC。这些工作对μDMFC的功率密度提升、复杂度降低以及便携性提升具有重要意义。首先,本文对不同电池结构下阴阳极反应物及产物的浓度分布和电流密度分布进行了理论计算分析。与常规电池结构的μDMFC对比分析表明,集流板-膜电极一体化μDMFC表现出了更高的阴阳极产物传质速率,微通道排气式μDMFC展现了优异的气体排出能力,超亲水金属基μDMFC体现了非常快速的水扩散速率,理论分析结果与后续实验测试规律相吻合。其次,采用新型金属编织物代替常规碳纤维编织物,制备了一种金属编织物膜电极,其机械强度使得μDMFC可以不再需要昂贵的阴阳极集流板即可进行电流引出,大幅降低了μDMFC的结构复杂度,实现了一种集流板-膜电极一体化新结构。同时金属编织物膜电极优良的阴极多孔结构使得该种新型膜电极在室温下有着优异的性能表现,对采用了金属编织物膜电极的一体化μDMFC测试结果表明,与作为对照组的常规碳纸膜电极μDMFC相比,大幅提升了续航时间,且室温25℃下的最大功率密度提升了33.9%,能量转换效率提升至27.36%。随后,通过铝基超疏水工艺,实现了一种具有侧排气微通道的阳极端板结构,该结构使得CO_2可以不经过流场直接由阳极扩散层轻松排出,大幅提升了μDMFC低浓度大电流工况下的极化特性和电压输出稳定性。带有微通道侧排气结构的μDMFC相比较于常规结构,稳定性及最大输出电流皆有显着提升。根据电池的不同封闭程度,10%以上的阳极废气CO_2可经由微通道顺利排出,使得阳极燃料腔可以成为全封闭式,避免了燃料电池在便携使用过程中的燃料泄露,优化了燃料电池工作情况下的可便携性。最后基于铝基底,采用等离子体电解氧化技术制备了一种μDMFC超亲水金属阴极端板。结合阴极端板排水微流道设计,使得室温大电流下的μDMFC阴极水淹现象消失,μDMFC长时间放电下性能提升了30%以上。半电池测试数据表明该μDMFC阴极表面电势十分稳定,阳极电势下降速度仅有常规电池的1/4。并且由于阴极产物水的有效处理,燃料电池运行期间的便携性大幅提升。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微型直接甲醇燃料电池论文参考文献
[1].薛瑞.微型直接甲醇燃料电池高浓度传质阻挡层技术研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[2].李洋.金属基微型直接甲醇燃料电池关键技术研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].黄勇.被动式微型直接甲醇燃料电池进料结构与性能研究[D].杭州电子科技大学.2019
[4].曹伽牧.被动式微型直接甲醇燃料电池阴极关键技术研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[5].张宇峰,张曙斌,刘晓为.微型直接甲醇燃料电池的研究进展[J].北京工业大学学报.2018
[6].张霞,王路文,耿友林,董林玺,王高峰.微型直接甲醇燃料电池的技术进展与挑战[J].电源技术.2017
[7].梁军生,李守祚,罗颖,王大志.微型直接甲醇燃料电池的叁维数值模拟研究[J].传感器与微系统.2017
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[9].李守祚.微型直接甲醇燃料电池阳极流场结构影响研究[D].大连理工大学.2016
[10].郭超.高浓度供给微型直接甲醇燃料电池堆的设计[D].哈尔滨工业大学.2015