微型直接甲醇燃料电池三维性能数值仿真 被引量：5

1

作者 张博 张宇峰 +2 位作者 刘晓为 乔育花 张鹏 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2160-2162,共3页

采用CFD软件对微型甲醇燃料电池(MicroDirectMethanolFuelCells,μDMFC)进行模型的建立和性能仿真,并比较了不同的流场结构设计对电池性能的影响.结果表明,蛇形流场结构比较点型和平行流场结构具有更好的电池性能,且由于甲醇的渗透,甲... 采用CFD软件对微型甲醇燃料电池(MicroDirectMethanolFuelCells,μDMFC)进行模型的建立和性能仿真,并比较了不同的流场结构设计对电池性能的影响.结果表明,蛇形流场结构比较点型和平行流场结构具有更好的电池性能,且由于甲醇的渗透,甲醇浓度增加时,会引起电流密度的有所下降. 展开更多

关键词 燃料电池 微型甲醇燃料电池 计算流体力学 流场 甲醇渗透

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微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构设计 被引量：4

2

作者 张鹏 张宇峰 +1 位作者 张博 刘晓为 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期820-827,共8页

针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形... 针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形状对阴极电流几乎没有影响,开孔率在一定范围内变化时阴极电流变化较小。然后对得出的结果进行了实验验证。提出了一种具有平行沟道的阴极集流板多孔结构,通过对阴极氧气浓度、速度和电流密度的模拟仿真,说明了提出的结构可以有效改善氧气传质和提高电池性能。利用微精密加工技术实现了有效面积为8mm×8mm的自呼吸微型直接甲醇燃料电池,室温下测试显示,当甲醇溶液浓度为1mol/L,流速为1ml/min时,最大输出功率达到11mW/cm2,为便携式微能源系统的应用开发奠定了基础。 展开更多

关键词 微型直接甲醇燃料电池 阴极集流板 自呼吸 平行沟道

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多孔硅基微型直接甲醇燃料电池用催化电极的制备 被引量：2

3

作者 刘晓为 索春光 +2 位作者 张宇峰 张博 胡泽先 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2167-2170,共4页

针对硅基微型直接甲醇燃料电池小型化的需要,提供一种新型多孔硅基催化电极的制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法首先得到多孔硅作为催化电极的基底材料,然后采用化学镀铂及铂钌的方法分别在多孔硅上沉积出催化剂镀层,制备出阴极和阳极... 针对硅基微型直接甲醇燃料电池小型化的需要,提供一种新型多孔硅基催化电极的制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法首先得到多孔硅作为催化电极的基底材料,然后采用化学镀铂及铂钌的方法分别在多孔硅上沉积出催化剂镀层,制备出阴极和阳极催化电极.多孔硅具有巨大的比表面积,使化学镀的催化剂层拥有不连续的三维结构,能显著的增加催化剂的活性面积,同时化学镀液中贵金属的利用率高达95%,可以有效地节约贵金属用量.研究中采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),能量色散X射线分析(EDX)对多孔硅的形貌及催化剂层的物理性能进行了分析. 展开更多

关键词 微型直接甲醇燃料电池 多孔硅 催化电极 化学镀

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基于Fluent的微型直接甲醇燃料电池阳极流场结构分析 被引量：2

4

作者 陈观生 曾毅波 +3 位作者 刘俊 赵祖光 林杰 郭航 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第3期17-20,共4页

微型直接甲醇燃料电池中阳极流场结构对电池的性能有着重要的影响。为了合理设计阳极流场结构,改善甲醇燃料在阳极流场中的分布,采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对微型直接甲醇燃料电池进行建模并仿真分析。分析比较了点型、平行和蛇... 微型直接甲醇燃料电池中阳极流场结构对电池的性能有着重要的影响。为了合理设计阳极流场结构,改善甲醇燃料在阳极流场中的分布,采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对微型直接甲醇燃料电池进行建模并仿真分析。分析比较了点型、平行和蛇形3种不同流场图案下得到的压降与流速分布,得出蛇形流场能够更有利于甲醇燃料的均匀分配。在此基础上分别建立不同流道宽度(800,400,200,100μm)的蛇形流场模型,通过仿真计算甲醇燃料的分布情况来分析其对燃料电池性能的影响,并结合实验结果进行对比得出流道宽度为200～400μm之间为优化值。 展开更多

关键词 微型直接甲醇燃料电池 流场结构 计算流体动力学 FLUENT

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微型直接甲醇燃料电池阳极传质分析 被引量：1

5

作者 叶丁丁 廖强 +3 位作者 朱恂 丁玉栋 石泳 田鑫 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期309-315,共7页

针对微型直接甲醇燃料电池,将阳极流场板简化为规则结构的多孔介质,运用多孔介质理论建立了包括流场板在内的阳极传输模型。模型考虑了阳极流道内液体饱和度沿流动方向的变化、催化层的厚度以及甲醇渗透,计算并讨论了阳极流道内液体饱... 针对微型直接甲醇燃料电池,将阳极流场板简化为规则结构的多孔介质,运用多孔介质理论建立了包括流场板在内的阳极传输模型。模型考虑了阳极流道内液体饱和度沿流动方向的变化、催化层的厚度以及甲醇渗透,计算并讨论了阳极流道内液体饱和度的分布和流量对电池电流密度的影响,分析了阳极过电位对甲醇浓度分布和电池性能的影响以及质子交换膜内的传质特性。 展开更多

关键词 微型直接甲醇燃料电池 阳极 传质

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微型直接甲醇燃料电池极板结构的研究 被引量：1

6

作者 张宇峰 刘晓为 +2 位作者 王喜莲 王蔚 索春光 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2153-2155,2159,共4页

极板结构直接影响微型直接甲醇燃料电池的极化特性,采用微机械加工技术制作几种不同极板流场结构的直接甲醇燃料电池.通过对不同极板结构的微型直接甲醇燃料电池的性能比较,发现栅型阳极流场结构的电池输出特性明显优于螺旋蛇型和点型... 极板结构直接影响微型直接甲醇燃料电池的极化特性,采用微机械加工技术制作几种不同极板流场结构的直接甲醇燃料电池.通过对不同极板结构的微型直接甲醇燃料电池的性能比较,发现栅型阳极流场结构的电池输出特性明显优于螺旋蛇型和点型流场结构.另外对采用不同极板材料制作的直接甲醇燃料电池也进行比较,发现不锈钢微型直接甲醇燃料电池的性能明显优于硅基结构的燃料电池. 展开更多

关键词 微机械加工 微型直接甲醇燃料电池 极板结构 极化特性

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基于MEMS技术的微型直接甲醇燃料电池的制作 被引量：1

7

作者 索春光 陈伟平 刘晓为 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第9期118-120,共3页

为了进一步简化微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)系统,便于电池批量生产,采用MEMS技术制作μDMFC。电池的制作包括传统的MEMS工艺,如,氧化、光刻、湿法刻蚀、硅—玻璃键合等方法,还包括一种新的催化电极制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法... 为了进一步简化微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)系统,便于电池批量生产,采用MEMS技术制作μDMFC。电池的制作包括传统的MEMS工艺,如,氧化、光刻、湿法刻蚀、硅—玻璃键合等方法,还包括一种新的催化电极制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法。首先,制得多孔硅(PS)作为催化电极的基底,然后,采用化学镀法分别在PS上沉积出Pt阴极催化电极和Pt-Ru阳极催化电极。PS具有巨大的比表面积,使化学镀的催化剂层拥有不连续的三维结构,能显著增加催化剂的活性面积,同时,化学镀液中贵金属的利用率高达95%,可以有效地节约贵金属用量。研究中采用扫描电镜(SEM),能量色散X射线分析(EDX)对催化剂层的形貌和成分等物理性能进行了分析。 展开更多

关键词 微型直接甲醇燃料电池 微电子机械系统 多孔硅 化学镀

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微型直接甲醇燃料电池的研究现状及进展 被引量：1

8

作者 林才顺 王新东 +1 位作者 王淑燕 马立军 《湿法冶金》 CAS 2007年第1期22-24,43,共4页

详细地介绍了国内外微型直接甲醇燃料电池的研究动态及最新进展,重点阐述了微型直接甲醇燃料电池的工作原理、设计结构、制备过程及性能,并简要分析了这种电池在发展过程中存在的问题和工业化前景。

关键词 微型燃料电池 微型直接甲醇燃料电池 工业化 现状

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一种微型直接甲醇燃料电池的制作与测试

9

作者 曾毅波 刘俊 +1 位作者 陈观生 郭航 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期209-214,共6页

微型直接甲醇燃料电池(micro direct methanol fuel cell,μ-DMFC)具有发电效率高、环境污染少、安全、携带方便等优点,在小型民用电源和单兵携带电源上具有广泛的应用.讨论了微型直接甲醇燃料电池(micro direct methanol fuelcell,μ-D... 微型直接甲醇燃料电池(micro direct methanol fuel cell,μ-DMFC)具有发电效率高、环境污染少、安全、携带方便等优点,在小型民用电源和单兵携带电源上具有广泛的应用.讨论了微型直接甲醇燃料电池(micro direct methanol fuelcell,μ-DMFC)的特点,研究了运用微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)工艺,设计并且制作μ-DMFC的过程.主要是运用MEMS工艺制作μ-DMFC的流场板;制备膜电极(membrane electrode assembly,MEA);通过改进μ-DMFC的封装结构,采用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)和金属夹具对μ-DMFC进行封装,有效地避免甲醇的渗漏;并且通过测试μ-DMFC的I-V特性,比较了不同封装结构下,μ-DMFC的电性能.实验结果表明,封装结构改进后的μ-DMFC,最大电流密度为14.82mA/cm2,最大输出功率为0.661mW. 展开更多

关键词 微机电系统 微型直接甲醇燃料电池 封装

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微型直接甲醇燃料电池的三维数值模拟研究

10

作者 梁军生 李守祚 +1 位作者 罗颖 王大志 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第2期14-17,共4页

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)三维数值模型,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... 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)三维数值模型,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。 展开更多

关键词 微型直接甲醇燃料电池 三维模型 扩散层 催化层

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微型直接甲醇燃料电池CO2气泡排除问题研究 被引量：4

11

作者 赵寅廷 刘冲 +1 位作者 梁军生 徐征 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期199-202,共4页

利用CFD方法模拟了微型直接甲醇燃料电池阳极二氧化碳气体在沟道中的流动与分布。结合两相流理论,研究了不同流场布局、沟道尺寸和燃料入口流速对两相流压力降及气体分布的影响,得到了最大残余体积含气率与流道宽度及入口速度的关系。... 利用CFD方法模拟了微型直接甲醇燃料电池阳极二氧化碳气体在沟道中的流动与分布。结合两相流理论,研究了不同流场布局、沟道尺寸和燃料入口流速对两相流压力降及气体分布的影响,得到了最大残余体积含气率与流道宽度及入口速度的关系。结果表明蛇形流场排泡效果要优于平行流场,尤以流道宽度为600μm时最佳。根据计算结果,分别对蛇型流场、平行流场和三通道蛇型流场中气体聚集的位置进行了预测。研究结果为流场的参数设计和结构优化提供了参考。 展开更多

关键词 微型直接甲醇燃料电池 CFD 数值模拟 流场 二氧化碳

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微型直接甲醇燃料电池的研究进展 被引量：4

12

作者 王哲津 石荣 王连卫 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期60-61,共2页

讨论了微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)的一些关键技术,如电极催化剂、膜电极组件和质子交换膜。介绍了μDMFC的研究进展,对前景作了展望。

关键词 微型直接甲醇燃料电池 催化剂 膜电极组件 质子交换膜

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微型直接甲醇燃料电池的研究进展 被引量：3

13

作者 张宇峰 张曙斌 刘晓为 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期801-811,共11页

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... 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. 展开更多

关键词 便携式应用 微型直接甲醇燃料电池 微机械加工系统 便携式电源

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微型直接甲醇燃料电池的技术进展与挑战 被引量：2

14

作者 张霞 王路文 +2 位作者 耿友林 董林玺 王高峰 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1092-1095,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 便携式电源 微型直接甲醇燃料电池 微机械加工 工作效能

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沟道截面形状对μDMFC气液输运的影响

15

作者 时均浩 李苗苗 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期21-24,共4页

设计矩形、三角形、半圆形、梯形和倒梯形截面形状的相同水力直径沟道,基于流体体积方法进行微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)阳极流场沟道内气液输运数值模拟,研究截面形状对流场板沟道内含气率和压降特性的影响。单层流场板沟道中,矩形... 设计矩形、三角形、半圆形、梯形和倒梯形截面形状的相同水力直径沟道,基于流体体积方法进行微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)阳极流场沟道内气液输运数值模拟,研究截面形状对流场板沟道内含气率和压降特性的影响。单层流场板沟道中,矩形截面沟道的含气率稳定在0.55且平均压降为750 Pa,与其他截面形状沟道相比,含气率适中且平均压降最小,适合作为优选方案;在相同截面形状下,双层流场板沟道中含气率比单层流场板沟道的含气率低约50%,平均压降也更低,其中三角形截面沟道内的含气率最低(小于0.2)且平均压降最小(不足200 Pa),可作为优选的截面形状。 展开更多

关键词 阳极流场 润湿 微型直接甲醇燃料电池(μDMFC) 气液输运 模拟

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