微型直接甲醇燃料電池組的建模與分析.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,便攜式電子設(shè)備的芯片體積越來越小,但由于無線網(wǎng)絡(luò)在日常生活中的普及,電子設(shè)備的耗電量卻與日俱增,因此便攜式微小型儲(chǔ)能設(shè)備成為能源研究領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。在眾多供能設(shè)備中,直接甲醇燃料電池因?yàn)榫哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于集成化、燃料來源廣泛、產(chǎn)物無污染、啟動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn)而成為最有可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可移動(dòng)能源之一。
　　為了滿足用電器的功率需求,直接甲醇燃料電池在應(yīng)用中往往通過級(jí)聯(lián)的方式而形成電池組。通過建立模型的方式對(duì)微型直

2、接甲醇燃料電池組進(jìn)行研究,可以更深入地了解電池組內(nèi)部的反應(yīng)和變化,這不但可以節(jié)省結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時(shí)間和成本,還可以通過對(duì)操作參數(shù)的分析選擇效率更高的工作環(huán)境,因此建模在電池組的研究過程中意義重大。
　　本文通過對(duì)直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)和工作原理的深入研究,利用理化公式描述了電池組內(nèi)部的物質(zhì)傳輸、能量傳遞和電化學(xué)反應(yīng)等過程,并通過對(duì)公式的推導(dǎo)和計(jì)算實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池組的等效,建立了電池組的等效電路模型,通過理論模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)等效電路模型進(jìn)行了修

3、正和驗(yàn)證,利用等效電路模型分析了反應(yīng)物(甲醇和氧氣)濃度、工作溫度等操作參數(shù)對(duì)電池組性能的影響。結(jié)果表明:增加反應(yīng)物濃度可以顯著提升電池組的性能,但提高甲醇濃度會(huì)增大甲醇滲透量,造成燃料的損失;提高工作溫度不但可以提升電池組性能,還可以改變催化層上甲醇傳質(zhì)過程從而提升電池的工作效率;燃料濃度不足時(shí),電池組易產(chǎn)生“反極”現(xiàn)象,單節(jié)電池的不可逆失效會(huì)導(dǎo)致電池組輸出性能的大幅下降;封裝壓力直接決定了電池組接觸電阻的大小,而接觸電阻的阻值對(duì)電池