燃料电池双极板仿生流场主动排水机理与表面改性研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第13-35页 |
| 1.1 选题背景与意义 | 第13-14页 |
| 1.2 质子交换膜燃料电池 | 第14-20页 |
| 1.2.1 燃料电池的发展与分类 | 第14-17页 |
| 1.2.2 质子交换膜燃料电池的结构及工作原理 | 第17-18页 |
| 1.2.3 质子交换膜燃料电池的性能 | 第18-19页 |
| 1.2.4 双极板的功能与要求 | 第19-20页 |
| 1.3 双极板流场的研究现状 | 第20-31页 |
| 1.3.1 双极板流场设计研究现状 | 第20-23页 |
| 1.3.2 双极板尺寸改进研究现状 | 第23-25页 |
| 1.3.3 增强强制对流设计的研究现状 | 第25-27页 |
| 1.3.4 双极板仿生流场设计的研究现状 | 第27-31页 |
| 1.4 金属双极板表面改性研究现状 | 第31-33页 |
| 1.4.1 不锈钢双极板的研究现状 | 第31页 |
| 1.4.2 不锈钢双极板表面改性的研究现状 | 第31-33页 |
| 1.5 本文主要内容 | 第33-35页 |
| 第2章 质子交换膜燃料电池数学建模 | 第35-45页 |
| 2.1 基本方程 | 第35-37页 |
| 2.1.1 质量守恒方程 | 第35-36页 |
| 2.1.2 动量守恒方程 | 第36页 |
| 2.1.3 能量守恒方程 | 第36-37页 |
| 2.1.4 组分守恒方程 | 第37页 |
| 2.2 电化学方程 | 第37-38页 |
| 2.2.1 Butler-Volmer方程 | 第37-38页 |
| 2.2.2 电流守恒方程 | 第38页 |
| 2.3 传质方程与相变模型 | 第38-41页 |
| 2.3.1 传质方程 | 第39页 |
| 2.3.2 水传输方程 | 第39-40页 |
| 2.3.3 水的相变模型 | 第40-41页 |
| 2.4 模型求解策略 | 第41-44页 |
| 2.4.1 PEM模块简介 | 第41-43页 |
| 2.4.2 基本假设 | 第43页 |
| 2.4.3 电化学参数 | 第43-44页 |
| 2.5 本章小结 | 第44-45页 |
| 第3章 质子交换膜燃料电池主动排水机理研究 | 第45-67页 |
| 3.1 质子交换膜燃料电池内的传质特性 | 第45-47页 |
| 3.2 主动排水流场可行性研究 | 第47-51页 |
| 3.2.1 数学模型 | 第47-48页 |
| 3.2.2 操作参数 | 第48页 |
| 3.2.3 网格无关性验证 | 第48-49页 |
| 3.2.4 结果与讨论 | 第49-51页 |
| 3.3 排水流道入口压力的影响 | 第51-58页 |
| 3.3.1 不同排水压力下的实验结果分析表 | 第52页 |
| 3.3.2 不同排水压力对电流密度的影响 | 第52-55页 |
| 3.3.3 不同排水压力对压降及水分布的影响 | 第55-58页 |
| 3.3.4 净输出功率及最优排水压力 | 第58页 |
| 3.4 标准尺寸主动排水流场的设计 | 第58-64页 |
| 3.4.1 数学模型 | 第59-60页 |
| 3.4.2 操作参数 | 第60页 |
| 3.4.3 极化曲线 | 第60-63页 |
| 3.4.4 压力损失 | 第63页 |
| 3.4.5 阴极流道内水分布 | 第63-64页 |
| 3.5 本章小结 | 第64-67页 |
| 第4章 主动排水叶脉状流场双极板的设计与改进 | 第67-87页 |
| 4.1 主动排水叶脉状流场的设计 | 第67-69页 |
| 4.1.1 流场设计思路 | 第67-68页 |
| 4.1.2 流场形式的设计 | 第68-69页 |
| 4.2 主动排水叶脉状流场的性能 | 第69-73页 |
| 4.2.1 操作参数 | 第69-70页 |
| 4.2.2 极化曲线 | 第70页 |
| 4.2.3 压力损失 | 第70-71页 |
| 4.2.4 均匀性分布 | 第71-73页 |
| 4.3 交指型流场中脊背宽度的影响 | 第73-81页 |
| 4.3.1 数学模型 | 第73-74页 |
| 4.3.2 操作参数 | 第74-75页 |
| 4.3.3 电流密度分布 | 第75-77页 |
| 4.3.4 压力损失 | 第77-78页 |
| 4.3.5 净输出功率密度 | 第78-79页 |
| 4.3.6 阴极流道内水分布 | 第79-81页 |
| 4.4 主动排水叶脉状流场双极板结构的改进 | 第81-84页 |
| 4.4.1 改进后主动排水叶脉状流场的结构 | 第81-82页 |
| 4.4.2 改进后主动排水叶脉状流场的性能 | 第82-84页 |
| 4.5 本章小结 | 第84-87页 |
| 第5章 不锈钢双极板的表面改性研究 | 第87-101页 |
| 5.1 耐腐蚀机理 | 第87-88页 |
| 5.2 实验设备与方法 | 第88-90页 |
| 5.2.1 样本准备 | 第88-89页 |
| 5.2.2 薄膜结构与形貌表征测试 | 第89页 |
| 5.2.3 薄膜电性能及耐腐蚀性测试 | 第89-90页 |
| 5.3 结果与讨论 | 第90-98页 |
| 5.3.1 薄膜特性 | 第90-92页 |
| 5.3.2 结构分析 | 第92-93页 |
| 5.3.3 接触角 | 第93-94页 |
| 5.3.4 电阻率及接触电阻 | 第94-96页 |
| 5.3.5 耐腐蚀性 | 第96-98页 |
| 5.4 本章小结 | 第98-101页 |
| 第6章 单电池的性能与测试 | 第101-117页 |
| 6.1 单电池的制备与组装 | 第101-104页 |
| 6.2 质子交换膜燃料电池的测试平台 | 第104-108页 |
| 6.2.1 质子交换膜燃料电池的测试系统 | 第104-105页 |
| 6.2.2 器件选型 | 第105-108页 |
| 6.2.3 实验测试准备 | 第108页 |
| 6.3 标准尺寸主动排水流场单电池的性能 | 第108-110页 |
| 6.4 主动排水叶脉状流场单电池的性能 | 第110-115页 |
| 6.4.1 极化曲线 | 第110-113页 |
| 6.4.2 寿命测试 | 第113-114页 |
| 6.4.3 动态特性 | 第114-115页 |
| 6.5 本章小结 | 第115-117页 |
| 第7章 结论与展望 | 第117-119页 |
| 7.1 结论 | 第117-118页 |
| 7.2 创新点 | 第118页 |
| 7.3 展望 | 第118-119页 |
| 参考文献 | 第119-131页 |
| 致谢 | 第131-133页 |
| 攻读学位期间参加的科研项目和成果 | 第133页 |
