| 摘要 | 第1-6页 |
| Abstract | 第6-11页 |
| 引言 | 第11-13页 |
| 1 文献综述 | 第13-33页 |
| ·PEMFC基本原理及特性 | 第13-15页 |
| ·PEMFC基本原理 | 第13-14页 |
| ·PEMFC的电动势及电压降 | 第14-15页 |
| ·PEMFC基本组件 | 第15-20页 |
| ·双极板 | 第16页 |
| ·三合一组件 | 第16-20页 |
| ·水在PEMFC中的传递 | 第20-23页 |
| ·PEMFC模型综述 | 第23-31页 |
| ·PEMFC单相流模型 | 第24-27页 |
| ·两相流模型 | 第27-31页 |
| ·论文选题背景和主要研究内容 | 第31-33页 |
| 2 PEMFC双流体模型 | 第33-55页 |
| ·阴极气体和水的控制方程 | 第35-47页 |
| ·阴极(流道、扩散层、催化层)气体连续性方程及动量方程 | 第35-37页 |
| ·阴极流道内液相连续性及动量方程 | 第37页 |
| ·阴极扩散层和催化层内液态水传递 | 第37-38页 |
| ·气液两相间动量方程的关联 | 第38-43页 |
| ·阴极物质守恒 | 第43-45页 |
| ·阴极催化层电催化反应 | 第45-47页 |
| ·水及质子在阴、阳催化层和质子交换膜中的传递 | 第47-49页 |
| ·水在阴、阳催化层的聚合物相以及质子交换膜中的传递 | 第47-48页 |
| ·质子在阴、阳催化层的聚合物相以及质子交换膜中的传递 | 第48-49页 |
| ·阳极气体控制方程 | 第49-51页 |
| ·气体连续性、动量方程及组分方程 | 第49-50页 |
| ·阳极催化层反应 | 第50-51页 |
| ·边界条件及基本物性参数 | 第51-53页 |
| ·小结 | 第53-55页 |
| 3 控制方程的数值方法 | 第55-65页 |
| ·控制方程的离散 | 第55-58页 |
| ·求解阴极两相层流控制方程 | 第58-62页 |
| ·液态水饱和度方程 | 第58-59页 |
| ·解动量方程的加速算法(PEA) | 第59-60页 |
| ·压力修正方程 | 第60-62页 |
| ·程序编制 | 第62-63页 |
| ·计算区域网格划分及网格独立性检查 | 第63-64页 |
| ·小结 | 第64-65页 |
| 4 扩散层表面液滴脱落直径计算 | 第65-78页 |
| ·简化计算扩散层表面液滴脱落直径 | 第65-69页 |
| ·扩散层/流道界面(GDL/Channel)性质对液滴脱落直径的影响 | 第69-72页 |
| ·操作参数对扩散层表面液滴脱落的影响 | 第72页 |
| ·PEMFC单电池制备及性能实验 | 第72-75页 |
| ·电极扩散层的制备 | 第72-73页 |
| ·电极催化层的制备 | 第73页 |
| ·质子交换膜的处理 | 第73-74页 |
| ·MEA的热压工艺 | 第74页 |
| ·电池的组装 | 第74页 |
| ·PEMFC性能测试 | 第74-75页 |
| ·模型预测PEMFC性能与实验结果对比 | 第75-76页 |
| ·小结 | 第76-78页 |
| 5 PEMFC内部传质及两相流特征分析 | 第78-97页 |
| ·PEMFC内部各物质浓度分布 | 第78-86页 |
| ·PEMFC内部常规物质浓度分布 | 第78-82页 |
| ·阴极液态水饱和度分布 | 第82-84页 |
| ·质子交换膜厚度对各物质浓度分布及性能的影响 | 第84-86页 |
| ·液滴脱落直径对PEMFC内部两相流动影响分析 | 第86-95页 |
| ·液滴脱落直径大小对PEMFC内两相流动的影响分析 | 第86-88页 |
| ·气体粘度对PEMFC内两相流动的影响分析 | 第88-91页 |
| ·操作压力对PEMFC内两相流动的影响分析 | 第91-93页 |
| ·扩散层表面性质对PEMFC内两相流动的影响分析 | 第93-95页 |
| ·小结 | 第95-97页 |
| 6 预测扩散层用碳纸渗透率及水的相对渗透率的分形模型 | 第97-117页 |
| ·分形理论 | 第97-98页 |
| ·分形定义 | 第97页 |
| ·分形维数 | 第97-98页 |
| ·分形理论预测扩散层渗透率 | 第98-104页 |
| ·表征多孔介质结构特征的分形维数 | 第98-99页 |
| ·扩散层(碳纸)的分形特征 | 第99-102页 |
| ·确定扩散层的分维数 | 第102-103页 |
| ·确定最大孔径 | 第103-104页 |
| ·分形预测扩散层渗透率的实验验证 | 第104-105页 |
| ·不考虑憎水、亲水条件时扩散层的水的相对渗透率 | 第105-108页 |
| ·考虑憎水、亲水条件的扩散层的水的相对渗透率 | 第108-112页 |
| ·亲水条件下水的相对渗透率 | 第108-109页 |
| ·憎水条件下水的相对渗透率 | 第109-111页 |
| ·亲水、憎水两种孔共存时的渗透率 | 第111-112页 |
| ·碳纸结构对碳纸性能的影响 | 第112-115页 |
| ·小结 | 第115-117页 |
| 7 全文总结及展望 | 第117-120页 |
| ·结论 | 第117-118页 |
| ·展望 | 第118-120页 |
| 参考文献 | 第120-130页 |
| 附录A:PEMFC阳极Simple算法流程 | 第130-131页 |
| 附录B:PEMFC阴极两相流算法流程 | 第131-132页 |
| 附录C:PEMFC内部两相流动、传质等计算流程 | 第132-133页 |
| 附录D:碳纸内孔隙分维数确定程序流程 | 第133-134页 |
| 附录E:碳纸内孔隙弯曲维数确定程序流程 | 第134-135页 |
| 附录F:符号表 | 第135-139页 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 | 第139-140页 |
| 创新点摘要 | 第140-141页 |
| 致谢 | 第141-142页 |
