| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 符号说明 | 第10-12页 |
| 前言 | 第12-14页 |
| 1 文献综述 | 第14-32页 |
| 1.1 燃料电池 | 第14-19页 |
| 1.1.1 燃料电池发展历史 | 第14-16页 |
| 1.1.2 燃料电池原理、分类 | 第16-19页 |
| 1.1.2.1 燃料电池原理 | 第16-18页 |
| 1.1.2.2 燃料电池分类 | 第18-19页 |
| 1.2 质子交换膜燃料电池 | 第19-20页 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池工作原理 | 第19-20页 |
| 1.2.2 质子交换膜燃料电池组成和结构 | 第20页 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池的水管理 | 第20-22页 |
| 1.4 质子传输的理论模型 | 第22-26页 |
| 1.4.1 Nafion膜的微观结构 | 第22-24页 |
| 1.4.2 质子传输的基本机理 | 第24-26页 |
| 1.5 质子交换膜电渗拖曳研究现状 | 第26-27页 |
| 1.6 高温质子交换膜燃料电池 | 第27-29页 |
| 1.6.1 高温质子交换膜燃料电池的优点 | 第27-28页 |
| 1.6.2 高温质子交换膜燃料电池的数值模拟研究现状 | 第28-29页 |
| 1.7 文献小结 | 第29-30页 |
| 1.8 本文研究思路 | 第30-32页 |
| 2 燃料电池测试系统搭建及单电池组装 | 第32-44页 |
| 2.1 实验仪器与药品 | 第32-34页 |
| 2.2 燃料电池测试系统的搭建 | 第34-39页 |
| 2.2.1 燃料电池测试系统的设计 | 第34-37页 |
| 2.2.2 测试系统的搭建 | 第37-38页 |
| 2.2.3 测试系统的调试 | 第38-39页 |
| 2.3 Nafion/SiO_2复合膜的制备 | 第39-40页 |
| 2.4 膜电极的压制 | 第40-42页 |
| 2.4.1 膜电极的组成 | 第40-41页 |
| 2.4.2 膜电极的压制过程 | 第41-42页 |
| 2.5 电化学氢泵单电池组装 | 第42-43页 |
| 2.6 本章小结 | 第43-44页 |
| 3 Nafion/SiO_2复合膜电渗拖曳系数的测量与分析 | 第44-54页 |
| 3.1 测试过程 | 第45页 |
| 3.2 结果和讨论 | 第45-51页 |
| 3.2.1 Nafion212/SiO_2复合膜制备结果 | 第45页 |
| 3.2.2 复合膜中SiO_2含量对Nafion212/SiO_2复合膜电渗拖曳系数的影响 | 第45-46页 |
| 3.2.3 加载电流对Nafion212/SiO_2复合膜电渗拖曳系数的影响 | 第46-47页 |
| 3.2.4 进气相对湿度对Nafion212/SiO_2复合膜电渗系数的影响 | 第47-48页 |
| 3.2.5 电池温度对Nafion212/SiO_2复合膜电渗拖曳系数的影响 | 第48-49页 |
| 3.2.6 Nafion212/SiO_2复合膜电渗拖曳系数的经验关联式 | 第49-51页 |
| 3.3 本章小结 | 第51-54页 |
| 4 高温质子交换膜燃料电池数学模型建立 | 第54-64页 |
| 4.1 模型假设 | 第54页 |
| 4.2 模型求解区域 | 第54-55页 |
| 4.3 模型方程 | 第55-61页 |
| 4.3.1 质量守恒方程 | 第55-56页 |
| 4.3.2 动量守恒方程 | 第56页 |
| 4.3.3 能量守恒方程 | 第56页 |
| 4.3.4 组分守恒方程 | 第56-57页 |
| 4.3.5 电荷守恒方程 | 第57-61页 |
| 4.4 模型边界条件 | 第61-62页 |
| 4.4.1 进口处的边界条件 | 第61页 |
| 4.4.2 出口处的边界条件 | 第61页 |
| 4.4.3 流道与扩散层边界条件 | 第61页 |
| 4.4.4 扩散层/催化层边界条件 | 第61-62页 |
| 4.4.5 催化层/膜边界条件 | 第62页 |
| 4.5 Comsol Multiphysics软件介绍 | 第62-63页 |
| 4.6 本章小结 | 第63-64页 |
| 5 高温质子交换膜燃料电池性能优化研究 | 第64-72页 |
| 5.1 模型求解与验证 | 第64-67页 |
| 5.1.1 网格划分 | 第64-65页 |
| 5.1.2 模型求解 | 第65-66页 |
| 5.1.3 模型验证 | 第66-67页 |
| 5.2 计算结果与讨论 | 第67-71页 |
| 5.2.1 电池内组分分布及温度分布 | 第67-68页 |
| 5.2.2 操作条件对HT-PEMFC性能的影响 | 第68-70页 |
| 5.2.3 催化剂结构参数的影响 | 第70-71页 |
| 5.3 本章小结 | 第71-72页 |
| 结论与展望 | 第72-74页 |
| 结论 | 第72-73页 |
| 展望 | 第73-74页 |
| 参考文献 | 第74-78页 |
| 致谢 | 第78-80页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 | 第80-82页 |
