| 中文摘要 | 第3-5页 |
| 英文摘要 | 第5-7页 |
| 主要符号表 | 第11-13页 |
| 1 绪论 | 第13-29页 |
| 1.1 水电解制氢的重要应用 | 第13-16页 |
| 1.1.1 水电解制氢构建清洁能源供应系统 | 第13-15页 |
| 1.1.2 水电解制高纯氢是工业过程必不可少的原料 | 第15-16页 |
| 1.2 水电解制氢电化学原理 | 第16-18页 |
| 1.2.1 电解效率与电解槽电压 | 第17页 |
| 1.2.2 电极反应动力学与电极极化 | 第17-18页 |
| 1.3 气泡对电解过程的影响 | 第18-21页 |
| 1.3.1 气泡影响电解液电导率 | 第19-20页 |
| 1.3.2 气泡影响电极活化 | 第20-21页 |
| 1.4 水电解析氢气泡演化特性 | 第21-23页 |
| 1.4.1 电极表面气泡生长 | 第21-23页 |
| 1.4.2 气泡脱离 | 第23页 |
| 1.5 磁场对水电解过程的影响 | 第23-25页 |
| 1.6 水电解的数值模拟方法 | 第25-27页 |
| 1.7 本文的主要研究内容 | 第27-29页 |
| 1.7.1 电极表面气泡生长行为模拟 | 第27页 |
| 1.7.2 微磁对流对气泡行为影响 | 第27-28页 |
| 1.7.3 磁场对气液两相流动及电解槽电压降影响 | 第28-29页 |
| 2 实验装置及方法 | 第29-37页 |
| 2.1 实验系统及构成 | 第29页 |
| 2.2 磁场配置及电解槽设计 | 第29-30页 |
| 2.3 工作电极处理 | 第30-34页 |
| 2.3.1 微电极加工 | 第30-31页 |
| 2.3.2 局部疏水电极加工 | 第31-33页 |
| 2.3.3 光亮铂电极 | 第33-34页 |
| 2.4 电解液 | 第34页 |
| 2.5 实验观测与测量 | 第34-35页 |
| 2.6 数据处理与误差分析 | 第35-37页 |
| 2.6.1 气泡图片数据处理 | 第35页 |
| 2.6.2 实验误差分析 | 第35-37页 |
| 3 无磁场条件下水电解中的气泡行为 | 第37-57页 |
| 3.1 电极表面单气泡生长模型 | 第37-40页 |
| 3.1.1 气液界面演化模型 | 第37-39页 |
| 3.1.2 液相中氢组分输运模型 | 第39-40页 |
| 3.2 物理模型简化及边界条件 | 第40-43页 |
| 3.2.1 模型及边界条件 | 第40-41页 |
| 3.2.2 动态接触角 | 第41-43页 |
| 3.3 传质模型 | 第43-45页 |
| 3.4 网格敏感度测试 | 第45-46页 |
| 3.5 气泡生长过程分析 | 第46-52页 |
| 3.6 气泡演化对液固表面传质强化分析 | 第52-55页 |
| 3.7 本章小结 | 第55-57页 |
| 4 微观磁对流对气泡行为的影响 | 第57-79页 |
| 4.1 Micro-MHD对微电极表面气泡行为的影响分析 | 第57-63页 |
| 4.2 Micro-MHD对常规尺寸电极表面气泡行为的影响分析 | 第63-70页 |
| 4.2.1 局部疏水电极表面气泡生长 | 第64-66页 |
| 4.2.2 局部疏水电极表面气泡脱离 | 第66-70页 |
| 4.3 微观磁对流对气泡行为影响机理 | 第70-77页 |
| 4.3.1 固体球模型假设 | 第70-71页 |
| 4.3.2 Micro-MHD对气泡行为影响机理 | 第71-77页 |
| 4.4 本章小结 | 第77-79页 |
| 5 磁对流作用下电解槽内气液两相流动分析 | 第79-111页 |
| 5.1 不同方向磁场对电解槽电势差影响 | 第80-85页 |
| 5.2 电解槽内气液两相流动分析模型 | 第85-89页 |
| 5.2.1 Euler-Euler模型 | 第85-87页 |
| 5.2.2 电磁场与速度场耦合关系模型 | 第87-88页 |
| 5.2.3 电化学反应速率模型 | 第88-89页 |
| 5.3 MHD驱动气液两相流动模拟分析 | 第89-95页 |
| 5.3.1 电化学边界条件 | 第89-90页 |
| 5.3.2 气泡尺寸的选取 | 第90-91页 |
| 5.3.3 湍流模型 | 第91-92页 |
| 5.3.4 几何模型与网格测试 | 第92-94页 |
| 5.3.5 实验验证 | 第94-95页 |
| 5.4 电极间电磁场分布 | 第95-97页 |
| 5.5 磁场驱动对电解液流动的影响 | 第97-102页 |
| 5.6 磁场驱动对气相产物分布的影响 | 第102-107页 |
| 5.7 磁场对电极表面气相覆盖度的影响 | 第107-108页 |
| 5.8 流场-电场耦合机制 | 第108-110页 |
| 5.9 本章小结 | 第110-111页 |
| 6 结论与创新点及展望 | 第111-115页 |
| 6.1 主要结论 | 第111-112页 |
| 6.2 创新点 | 第112-113页 |
| 6.3 后续工作建议及未来展望 | 第113-115页 |
| 致谢 | 第115-117页 |
| 参考文献 | 第117-129页 |
| 附录 | 第129-130页 |
| A. 作者在攻读学位期间发表的论文及科研成果 | 第129-130页 |
| B. 作者在攻读学位期间主要参与科研项目 | 第130页 |
