石墨电极棉线基微流体肼燃料电池

1

作者 郝大程 王城铭 +1 位作者 李成勋 宋超 《电池》 CAS 北大核心 2024年第2期180-184,共5页

为找到性价比高且安全环保的供电设备,搭建以水合肼为燃料、石墨为电极以及棉线为流道材料的无催化剂微流体燃料电池(MFC),并进行性能测试。石墨管阳极、石墨棒阴极组合的MFC电化学性能最佳,电池于燃料浓度为0.075 mol/L、NaOH浓度为1.0... 为找到性价比高且安全环保的供电设备,搭建以水合肼为燃料、石墨为电极以及棉线为流道材料的无催化剂微流体燃料电池(MFC),并进行性能测试。石墨管阳极、石墨棒阴极组合的MFC电化学性能最佳,电池于燃料浓度为0.075 mol/L、NaOH浓度为1.0 mol/L及电极距离为4 mm时,具有11.10μW/cm^(2)的最大功率密度和121.45μA/cm^(2)的电流密度。搭建的MFC具有材料简单、成本低且组装方便等特点,无需外部泵维持共层流,作为便携式设备具备集成化和小型化的潜力。 展开更多

关键词 微流体燃料电池(mfc) 棉线基 石墨电极 水合肼 功率密度 电流密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

微流体燃料电池发展现状 被引量：4

2

作者 张雁玲 王红涛 +2 位作者 孟凡飞 雒亚东 凌凤香 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期65-73,共9页

微流体燃料电池基于流体的微流动特性,燃料和氧化剂流体在层流流动作用下可自然分层而无需使用质子膜,极大地降低成本并提高电池设计的灵活性,具有体积小、重量轻及容量大的优点,是燃料电池的最新发展方向之一。目前,国外关于微流体燃... 微流体燃料电池基于流体的微流动特性,燃料和氧化剂流体在层流流动作用下可自然分层而无需使用质子膜,极大地降低成本并提高电池设计的灵活性,具有体积小、重量轻及容量大的优点,是燃料电池的最新发展方向之一。目前,国外关于微流体燃料电池的研究已取得阶段性进展,而国内相关报道相对较少。本文详细介绍了微流体燃料电池的组成如燃料、氧化剂、电解质及电池性能受限因素,重点综述了flow-over型电极、flow-through型电极、空气吸入式电极微流体燃料电池的发展现状;指出空气吸入式微流体燃料电池发展空间较大,并可通过改善阳极反应动力学并优化燃料和氧化剂的类型、浓度及流速,实现燃料利用率和电池性能的同步提高,具有较大应用前景;提出了开发高效、廉价电极催化剂以及改进微通道制备技术、催化层涂覆技术是未来微流体燃料电池的研究方向。 展开更多

关键词 微流体 燃料电池 层流 电极

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于棉线的微流体燃料电池阳极传质特性LB模拟 被引量：3

3

作者 穆嫒萍 叶丁丁 +2 位作者 陈蓉 朱恂 廖强 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期3278-3287,F0003,共11页

基于棉线的微流体燃料电池采用棉线作为流道,无须外部泵、易于微型化,是便携式微流体设备非常有前景的电源,但其性能受阳极燃料传质的限制。本文采用格子Boltzmann方法研究基于棉线的微流体燃料电池阳极耦合电化学反应的传质特性,通过... 基于棉线的微流体燃料电池采用棉线作为流道,无须外部泵、易于微型化,是便携式微流体设备非常有前景的电源,但其性能受阳极燃料传质的限制。本文采用格子Boltzmann方法研究基于棉线的微流体燃料电池阳极耦合电化学反应的传质特性,通过构建三维的棉线流道数值模型,计算得到该流道内燃料的速度及浓度分布,并讨论燃料的进口浓度及流量对该电池阳极性能及传质特性的影响。计算结果表明:阳极极化曲线与实验结果吻合较好;燃料在棉线内部的流速较低,在不同阳极过电位下,燃料浓度沿流动方向均降低,且过电位越大降低得越多;进口燃料浓度越高时,平均电流密度越高,阳极性能升高;随着进口燃料流量的增加,棉线与反应界面接触部位的浓度与其他区域浓度之间的差异增大,而进口流量较低时,该浓度的差异较小且流道后段的浓度较低。 展开更多

关键词 微流体学 燃料电池 格子动理格式 格子BOLTZMANN 传质 流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

微流体燃料电池性能的预测(英文) 被引量：1

4

作者 卢照升 孔为 +4 位作者 李家玉 陈代芬 窦轩 吴平 何立群 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1023-1028,共6页

报道了基于微流体技术的燃料电池性能的数值预测.在这种微流体燃料电池中,液态燃料和氧化剂并行流入微通道,电池的内部电流是微通道内离子的横向输运形成的.模型考虑了流体动力、组分的对流和扩散以及发生在电极表面的电化学反应.通过... 报道了基于微流体技术的燃料电池性能的数值预测.在这种微流体燃料电池中,液态燃料和氧化剂并行流入微通道,电池的内部电流是微通道内离子的横向输运形成的.模型考虑了流体动力、组分的对流和扩散以及发生在电极表面的电化学反应.通过给定一组工作电压,利用FLUENT软件预测对应的电流密度.计算结果表明,计算得到的电池的极化曲线与实验结果吻合较好.随着反应物体积流率的增加,两股流体的混合程度降低,浓度边界层厚度明显减小,电池性能逐渐增加.电池性能对阴极流体中氧气浓度的变化比较敏感,而阳极流体中甲酸浓度的变化对其影响较小.这一计算结果表明这种微流体燃料电池是阴极受限的,这与实验结果一致. 展开更多

关键词 微流体燃料电池 极化曲线 数值模拟 FLUENT

在线阅读 下载PDF 职称材料

钒微流体燃料电池性能的数值模拟 被引量：1

5

作者 高明峰 左春柽 张舟 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3478-3483,共6页

对一种新型钒微流体燃料电池进行了理论分析并建立了三维数值模型。该模型包含了层流、物质传输与电化学反应等电池内部的物理和化学过程。计算得到的极化曲线与实验数据吻合较好,说明模型是可靠的。通过多场耦合求解,数值模拟了体积流... 对一种新型钒微流体燃料电池进行了理论分析并建立了三维数值模型。该模型包含了层流、物质传输与电化学反应等电池内部的物理和化学过程。计算得到的极化曲线与实验数据吻合较好,说明模型是可靠的。通过多场耦合求解,数值模拟了体积流速、燃料纯度等对电池性能的影响。研究结果表明:增大体积流速可以提高电池的功率,但燃料利用率会大幅降低;燃料纯度对燃料电池的电压有较大影响;燃料利用率低是制约微流体燃料电池发展的主要因素之一。通过改进原有Y形流道设计,设计了一种双Y形流道微流体电池,仿真结果显示其可以较大地改善燃料的利用率。 展开更多

关键词 微流体燃料电池 数值模型 层流 燃料利用率 钒

在线阅读 下载PDF 职称材料

三维石墨毡阳极自呼吸微流体燃料电池性能数值模拟

6

作者 黄澄澄 叶丁丁 +3 位作者 朱恂 李俊 付乾 张亮 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期125-132,共8页

针对采用三维石墨毡可渗透阳极的空气自呼吸无膜微流体燃料电池,建立了三维等温稳态数学模型,对电池中燃料及电解液的流动和传输、电极过程动力学及电荷传递过程进行了模拟,计算获得了具有石墨毡阳极的微流体燃料电池内的传质和燃料渗... 针对采用三维石墨毡可渗透阳极的空气自呼吸无膜微流体燃料电池,建立了三维等温稳态数学模型,对电池中燃料及电解液的流动和传输、电极过程动力学及电荷传递过程进行了模拟,计算获得了具有石墨毡阳极的微流体燃料电池内的传质和燃料渗透特性,研究了石墨毡厚度及反应物(燃料和电解液)流量对电池性能的影响。结果表明:当入口流量为333μl·min-1时,采用石墨毡可渗透阳极相比碳纸和碳布可渗透阳极,极限电流密度和极限功率密度分别提升12%和50%;电池电压为0.8V时燃料渗透引起的寄生电流密度仅占电流密度的0.86%。电池性能随着石墨毡电极厚度增加而升高,但增幅逐渐减小;反应物流量增大,电池的性能先增加后逐渐趋于稳定。 展开更多

关键词 微流体学 燃料电池 石墨毡 可渗透阳极 数值模拟 传质 流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

催化剂分布对可渗透阳极微流体燃料电池性能特性影响的研究

7

作者 张童 杨扬 +3 位作者 叶丁丁 陈蓉 朱恂 廖强 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期4156-4162,共7页

微流体燃料电池是一种新型微型电源装置。酸性体系下电池运行时产生的CO_(2)气泡会严重影响电池性能以及稳定性。研究电池运行过程中气泡动态行为对削弱气泡影响具有重要意义。本文构建具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池,实验研究... 微流体燃料电池是一种新型微型电源装置。酸性体系下电池运行时产生的CO_(2)气泡会严重影响电池性能以及稳定性。研究电池运行过程中气泡动态行为对削弱气泡影响具有重要意义。本文构建具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池,实验研究了阳极催化剂分布对电池性能以及CO_(2)动态行为的影响。结果表明:催化剂分布在阳极两侧时电池性能最好,但电池波动性大。仅在一侧分布催化剂时,电池运行稳定,气泡主要在电解液流道形成。 展开更多

关键词 微流体 燃料电池 可渗透阳极 催化剂分布 气液两相流 气泡 电池性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

双电解质铝空气微流体燃料电池 被引量：1

8

作者 彭陈阳 王雷 +1 位作者 刘富德 谢天锋 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第4期565-569,共5页

以甲醇为溶剂制备氢氧化钾/甲醇溶液作铝阳极电解液、以水为溶剂制备氢氧化钾溶液为空气阴极电解液,制得一种双电解质铝空气微流体燃料电池。1 000μL/min下,阳极电解液含水量20%时电池短路电流密度为270 mA/cm^2,最大功率密度90 mW/cm... 以甲醇为溶剂制备氢氧化钾/甲醇溶液作铝阳极电解液、以水为溶剂制备氢氧化钾溶液为空气阴极电解液,制得一种双电解质铝空气微流体燃料电池。1 000μL/min下,阳极电解液含水量20%时电池短路电流密度为270 mA/cm^2,最大功率密度90 mW/cm^2,铝自腐蚀率仅为在氢氧化钾水溶液中的10.5%。总的来说,含氢氧化钾/甲醇溶液的双电解质铝空气微流体燃料电池应用到小型电子设备中是具有吸引力的。 展开更多

关键词 铝空气电池 双电解质 微流体燃料电池 铝自腐蚀

在线阅读 下载PDF 职称材料

直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池性能研究 被引量：1

9

作者 刘春梅 孙灿兴 +2 位作者 高燕均 姜朋飞 刘靖洁 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期25-31,40,共8页

为获得一种高性能且低成本的新型水系铝电池,本文提出并构建了一种直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池。研究了阳极电解液浓度、阴阳极电解液总流速及其流速比、氧化剂浓度对该微流体燃料电池产电性能的影响。结果表明:当阳极电解液浓度为2.... 为获得一种高性能且低成本的新型水系铝电池,本文提出并构建了一种直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池。研究了阳极电解液浓度、阴阳极电解液总流速及其流速比、氧化剂浓度对该微流体燃料电池产电性能的影响。结果表明:当阳极电解液浓度为2.00 mol/L,阴阳极电解液总流速为200μL/min,阴阳极电解液流速比为1∶1,过硫酸钠氧化剂浓度为1.5 mol/L时,该直接铝-过硫酸钠微流体燃料电池的产电性能达到最佳,其开路电压为2.56 V,功率密度和电流密度的最大值分别为275 mW/cm^(2)和216 mA/cm^(2),铝阳极的最大比容量密度达到2760 mAh/g。 展开更多

关键词 微流体燃料电池 铝阳极 过硫酸钠氧化剂 性能研究

在线阅读 下载PDF 职称材料

质子交换膜燃料电池微孔层CFD模型研究 被引量：1

10

作者 何煜祥 陈会翠 +1 位作者 章桐 裴普成 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2019年第1期1-6,共6页

为了建立含微孔层的质子交换膜燃料电池三维流体模型,利用多组分扩散方程与气液两相流方程进行数值计算,重点研究了稳态条件下的组分参数与水分布,以及阴极空气过量系数对燃料电池输出性能的影响。计算结果表明,氢气、氧气、水分与局部... 为了建立含微孔层的质子交换膜燃料电池三维流体模型,利用多组分扩散方程与气液两相流方程进行数值计算,重点研究了稳态条件下的组分参数与水分布,以及阴极空气过量系数对燃料电池输出性能的影响。计算结果表明,氢气、氧气、水分与局部电流等参数具有明显的空间分布,受燃料电池多层结构的影响明显,空气过量系数的增大可以提升燃料电池的输出性能。仿真结果中燃料电池的极化曲线表明了模型的有效性,液态水的分布证明了在燃料电池仿真建模中考虑微孔层模型的必要性。 展开更多

关键词 燃料电池 微孔层 仿真分析 计算流体力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

微流体流道耗尽边界及交界扩散层的设计研究 被引量：1

11

作者 林志阳 付强 +1 位作者 文东辉 鲁聪达 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1334-1336,共3页

微流体燃料电池的流道集合了传统燃料电池的核心部件(电极、集流板、质子交换膜)及功能(燃料的传输、生成物的转运),由此可见微流体电池的结构形式对其性能的重要性,而受结构影响较大的耗尽边界层及反应液交界面扩散层厚度很大程度上制... 微流体燃料电池的流道集合了传统燃料电池的核心部件(电极、集流板、质子交换膜)及功能(燃料的传输、生成物的转运),由此可见微流体电池的结构形式对其性能的重要性,而受结构影响较大的耗尽边界层及反应液交界面扩散层厚度很大程度上制约了微流体燃料电池性能的提升。介绍了几种控制耗尽边界层及反应液交界面扩散层的微流体燃料电池结构,并说明了这些结构在解决问题的同时所带来的"副作用",为微流体燃料电池结构设计提供一定的参考。 展开更多

关键词 微流体燃料电池 耗尽边界层 交界面扩散层 电池结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

PEMFC微流道内液滴运动的数值分析 被引量：1

12

作者 张恒 陈涛 +2 位作者 刘士华 陈见 易伟 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1841-1845,共5页

将质子交换膜燃料电池(PEMFC)中产物水通过扩散层(GDL)排入流道的过程简化为二维模型,并采用流体体积模型(VOF)的方法进行仿真研究。从流道内液滴形态、压力分布、液相体积分数以及排出微流道所需时间来分析重力、微孔数量以及微孔间距... 将质子交换膜燃料电池(PEMFC)中产物水通过扩散层(GDL)排入流道的过程简化为二维模型,并采用流体体积模型(VOF)的方法进行仿真研究。从流道内液滴形态、压力分布、液相体积分数以及排出微流道所需时间来分析重力、微孔数量以及微孔间距对流道排水性能的影响。研究结果表明燃料电池的气体扩散层相关参数对排水性能有一定的影响。因此,在质子交换膜燃料电池扩散层的设计中应考虑其表面微孔数量及微孔间距,以保证电池良好的排水性能。 展开更多

关键词 微流道 流体体积模型 质子交换膜燃料电池

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型强力充电燃料电池

13

作者 王洪涛 《现代科技译丛（哈尔滨）》 2003年第1期46-46,共1页

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员开发并展出了一种微型薄膜燃料电池的实验样品,它可为一系列消费电子产品提供便携电源.使用这种新型燃料电池,一块典型的手机电池使用时间预计可增加300%以上,使待机时间从4天延长至两周,... 美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员开发并展出了一种微型薄膜燃料电池的实验样品,它可为一系列消费电子产品提供便携电源.使用这种新型燃料电池,一块典型的手机电池使用时间预计可增加300%以上,使待机时间从4天延长至两周,通话时间由6 h延长至两天. 展开更多

关键词 微机电系统 分布结构 微流体技术 充电燃料电池

在线阅读 下载PDF 职称材料

微流控系统制备金属纳米催化剂研究进展

14

作者 孙墨杰 王洋 +3 位作者 刘建军 张士元 周静 张庭 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期128-136,共9页

金属催化剂按活性组分的数量一般分为单金属催化剂与多金属催化剂,当金属材料缩小至纳米级别时,具有的比表面积大、稳定性高等优势使其表现出优异的催化活性与稳定性,因此金属纳米材料成为催化领域的研究热点。微流控反应器的小尺寸、... 金属催化剂按活性组分的数量一般分为单金属催化剂与多金属催化剂,当金属材料缩小至纳米级别时,具有的比表面积大、稳定性高等优势使其表现出优异的催化活性与稳定性,因此金属纳米材料成为催化领域的研究热点。微流控反应器的小尺寸、大比表面积特性使其具有高传质传热效率与高混合速率等特点,可以大幅提高反应速率,在纳米材料的制备中展现出突出优势。同时,利用传统方法合成金属纳米材料时,反应进程难以做到精准可控;而利用微流控方法对微小体积流体的精确可操控性,可以达到对反应进程的精准控制,得到结构功能可控、尺寸分布均匀的材料。本文将微流控体系的优势与金属纳米材料的高催化性能相结合,归纳了近年来利用微流控系统制备单金属及多金属纳米材料的研究进展,并探讨了金属纳米催化剂在燃料电池与有机合成领域的应用。结合金属纳米材料在微反应器中的形成机理,讨论了微反应器通道结构及反应条件对材料微观结构的影响,并对微流控技术制备金属纳米催化剂的集成化与工业化进行了展望。 展开更多

关键词 微反应器 微流体学 纳米材料 催化剂 燃料电池

在线阅读 下载PDF 职称材料