異型直接乙醇燃料電池的電性能與模擬計(jì)算研究.pdf

1、直接乙醇燃料電池(Direct Ethanol Fuel Cell，DEFC)作為新一代清潔能源受到越來(lái)越多的重視。它具有清潔高效、比能量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。目前的研究主要集中在單電池實(shí)驗(yàn)階段，電池多為平板型結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致DEFC體積龐大、成本較高、燃料運(yùn)輸和水熱管理困難等問(wèn)題。針對(duì)平板型DEFC的不足，制備了一種異型的DEFC。文中采用了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和模擬研究相結(jié)合的方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得一些基本數(shù)據(jù)，然后在Comsol Multiphys

2、ics軟件中進(jìn)行建模分析，模擬結(jié)果為燃料電池的實(shí)驗(yàn)研究提供了一定的理論參考。
　　 異型DEFC陽(yáng)極選用石墨板或石墨管結(jié)構(gòu)，催化劑為水熱法合成的Pt—SnO2/C催化劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Pt、SnO2原子比為3：1的催化劑的電性能最佳。異型DEFC管狀陰極采用凝膠注模成型工藝，摻雜一定比例的石墨粉和中間相碳微球(MCMB)制備而成。文中對(duì)制備的MCMB漿料粘度，燒結(jié)體強(qiáng)度、孔隙率、密度，陰極的電性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

3、石墨含量為40％的燒結(jié)體是最優(yōu)的管狀陰極支撐體，其孔隙率達(dá)到50％以上，電阻較小，強(qiáng)度符合使用要求。然后對(duì)管狀陰極進(jìn)行了模擬計(jì)算研究，分析了其內(nèi)部水分、氧氣等組分的濃度分布情況，以及電池操作條件、陰極結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電池陰極性能的影響。另外在其催化層厚度為80μm左右、擴(kuò)散層和燒結(jié)體孔隙率越高、進(jìn)氣壓力越高時(shí)，會(huì)得到較好的電池性能。
　　 最后使用涂有Pt、SnO2原子比為3：1催化劑的陽(yáng)極管，石墨含量40％、催化層厚度為80μn的陰