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DMFC多孔Pt-Ru阳极甲醇氧化宏观动力学模型化
被引量：
2
1
作者
孙彦平
邢磊
《化工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第1期55-68,共14页
本文旨在建立和求解DMFC多孔阳极甲醇氧化宏观动力学理论数模。根据Pt-Ru催化剂上双位机理,得到包含CO和OH覆盖率的甲醇水解本征动力学表达式;通过对该多孔阳极微元体积中的物料和电(荷)量衡算,导出了描述电极中浓度和超电势分布的两个...
本文旨在建立和求解DMFC多孔阳极甲醇氧化宏观动力学理论数模。根据Pt-Ru催化剂上双位机理,得到包含CO和OH覆盖率的甲醇水解本征动力学表达式;通过对该多孔阳极微元体积中的物料和电(荷)量衡算,导出了描述电极中浓度和超电势分布的两个耦联的模型方程。经量纲1化后,获得以量纲1变量和准数表示的普遍化宏观动力学数模。该模型包括催化层厚度l、比表面积a、有效扩散系数De和有效液相电导率κe等工程参数,特别是包括了与动力学参数相关且作为厚度变量函数的CO和OH覆盖率。进而,文中还给出了DMFC多孔阳极效率因子和极化曲线的计算公式。该数模为一非线性二阶微分方程组边值问题,经解耦,可得到两个同解的微分方程。用Newman的BAND(J)程序对方程进行数值求解,并在每一节点计算中嵌入一个计算CO和OH覆盖率的子程序。将模型预测值与甲醇氧化多孔阳极的极化实验数据进行对比发现:当宏观电流密度较低时二者能很好相符;当宏观电流密度较高、CO2形成气泡的影响变大时,实验值有规律地偏低于预测值。详细的宏观动力学分析表明:提高催化剂Pt位甲醇电分解活性以减少功率损失、优化多孔电极微观和宏观结构以削弱两相流影响,应是改善该阳极性能的重要课题。本工作也可为直接乙醇燃料电池(DEFC)、直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阳极的理论分析提供参考。
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关键词
直接甲醇燃料电池
多孔阳极
甲醇氧化
双位机理
宏观动力学
数学模型
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职称材料
题名
DMFC多孔Pt-Ru阳极甲醇氧化宏观动力学模型化
被引量：
2
1
作者
孙彦平
邢磊
机构
太原理工大学洁净化工研究所
出处
《化工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第1期55-68,共14页
基金
国家自然科学基金项目(20776091)~~
文摘
本文旨在建立和求解DMFC多孔阳极甲醇氧化宏观动力学理论数模。根据Pt-Ru催化剂上双位机理,得到包含CO和OH覆盖率的甲醇水解本征动力学表达式;通过对该多孔阳极微元体积中的物料和电(荷)量衡算,导出了描述电极中浓度和超电势分布的两个耦联的模型方程。经量纲1化后,获得以量纲1变量和准数表示的普遍化宏观动力学数模。该模型包括催化层厚度l、比表面积a、有效扩散系数De和有效液相电导率κe等工程参数,特别是包括了与动力学参数相关且作为厚度变量函数的CO和OH覆盖率。进而,文中还给出了DMFC多孔阳极效率因子和极化曲线的计算公式。该数模为一非线性二阶微分方程组边值问题,经解耦,可得到两个同解的微分方程。用Newman的BAND(J)程序对方程进行数值求解,并在每一节点计算中嵌入一个计算CO和OH覆盖率的子程序。将模型预测值与甲醇氧化多孔阳极的极化实验数据进行对比发现:当宏观电流密度较低时二者能很好相符;当宏观电流密度较高、CO2形成气泡的影响变大时,实验值有规律地偏低于预测值。详细的宏观动力学分析表明:提高催化剂Pt位甲醇电分解活性以减少功率损失、优化多孔电极微观和宏观结构以削弱两相流影响,应是改善该阳极性能的重要课题。本工作也可为直接乙醇燃料电池(DEFC)、直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阳极的理论分析提供参考。
关键词
直接甲醇燃料电池
多孔阳极
甲醇氧化
双位机理
宏观动力学
数学模型
Keywords
DMFC
porous anode
methanol oxidation
dual site mechanism
macro kinetics
mathematical model
分类号
TM911 [电气工程—电力电子与电力传动]
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1
DMFC多孔Pt-Ru阳极甲醇氧化宏观动力学模型化
孙彦平
邢磊
《化工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009
2
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